説明

静電荷像現像用トナー

【課題】トナーの粒度分布をシャープにすることにより、超高速システムにも対応可能な低温定着性、耐オフセット性、及び耐熱保存性を両立し、帯電の立ち上がり性、均一性、環境変動に対する安定性に優れ、優れたクリーニング性が得られるトナー及び現像剤、画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー組成液を貯留する貯留部に設けた薄膜に形成された同じ開口径の複数のノズルから、トナー組成液を機械的振動手段により周期的に気相中に放出し液滴化し固化させる事により得られるトナーであり、トナー組成液は結着樹脂、着色剤および離型剤を含有するトナー組成物を有機溶剤に溶解及び/又は分散させたものであり、機械的振動手段は薄膜に対して平行な振動面を有し、振動面が垂直方向に縦振動する振動手段であり、結着樹脂はアルコール成分と変性された精製ロジンを含有するカルボン酸成分とを縮重合させてなるポリエステル樹脂であることを特徴とするトナー。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷等に於ける静電荷像を現像する為のトナー及び現像剤、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、プリンター、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に対し、省エネルギー化及び高速化についての市場要求が強くなってきている。それに伴い、電子写真用トナー(以下、単に「トナー」と称することもある)においても、低温定着性に優れたトナーが要求される一方で、耐オフセット性、及び耐熱保存性(耐ブロッキング性)、現像ローラー等への防汚染性という低温定着性とは相反する特性を持ったトナーが必要とされている。
このような要求に対し、分子量等の物性を規定した線状ポリエステル樹脂を含有したトナー(特許文献1)、酸成分としてロジン類を使用した非線状架橋型ポリエステル樹脂を含有したトナー(特許文献2)、マレイン酸で変性したロジンを使用し、定着性を改良したトナー(特許文献3)、アルコール成分と、(メタ)アクリル酸変性ロジンを含有するカルボン酸成分からなるポリエステルを結着樹脂として用いたトナー(特許文献4、5)が提案されている。また、低分子量樹脂と高分子量樹脂をブレンドする方法が提案されている(特許文献6)。
【0003】
一方、近年ではプリントオンデマンド(POD)分野が成長し、印刷市場からトナーに求める要求も更に高いものになってきている。電子写真方式を活かしたPODは、少部数印刷、バリアブル印刷を得意とし、軽印刷の代替技術として期待される。しかしながら、従来の高速複写機のプリントスピードよりも更に速い超高速システムや、幅広い紙種対応性が求められている為、より低熱量でも良好な定着性、より現像ローラー等への汚染の少ないトナーが新たに求められるようになった。
【0004】
電子写真方式を活かしたプリントオンデマンド(POD)分野は、従来の高速複写機のプリントスピードよりも更に速い超高速システムや、幅広い紙種対応性が求められており、トナー消費量が多く、特許文献1の分子量等の物性を規定した線状ポリエステル樹脂を含有したトナーのように粉砕性が悪く生産性の低いトナーは、好ましくない。また、特許文献2、3で用いられているロジン類は、低温定着性の向上には有効であるものの、ロジン類の種類によっては、臭気が発生しやすいという欠点がある。さらに特許文献4、5のアルコール成分と、(メタ)アクリル酸変性ロジンを含有するカルボン酸成分カルボン酸成分からなるポリエステルを結着樹脂として用いたトナーは、従来の低速機から高速機の幅広い画像形成装置に対しては優れた定着性能を発揮できるが、超高速システムでは、低温定着性とキャリア、現像ローラー等への汚染の両立が、課題となり、上述したプリントオンデマンド(POD)分野のような新たな要求に応えられるものではなかった。
【0005】
従来、電子写真、静電記録、静電印刷などに用いられる乾式トナーとしては、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂などのトナーバインダーを着色剤などと共に溶融混練し、微粉砕したもの、いわゆる粉砕型トナーが広く用いられている。粉砕型トナーでは溶融混錬、粉砕のために多大なエネルギーを消費するばかりでなく、粉砕後の粒度分布が広いため分級という適正粒径の粒子を選択するといった工程が設けられ、さらに生産性を低下させてしまう。また、近年の高速化、省エネ化による低温定着性の要求により、樹脂の軟化点を下げ、粉砕工程での過粉砕による生産性の低下が課題となっている。
【0006】
また、粉砕型トナーは結着樹脂に、着色剤、帯電制御剤、離型剤といった内添剤を溶融混練して分散させている(特許文献7、8)。しかしながら、このような粉砕法では、粉砕時には内添剤と結着樹脂の界面で粉砕されやすく、個々のトナー粒子間及び、ひとつのトナー粒子表面での均一性が得られづらく、トナーの品質面でも問題を起こしやすいという欠点がある。さらに、分級を行っても、トナーの粒度分布が広いため、現像を繰り返すことにより画像品質が変化してしまう。これは、現像工程において現像され易いトナー粒径が存在するためで、キャリアを用いる二成分現像では大きいトナーが現像され易いため現像を繰り返すと現像剤中のトナーが小さくなって画像濃度が低下する傾向となる。一成分現像では小さいトナーが現像され易いため、現像を繰り返すと現像剤中のトナーが大きくなってドット再現性や階調性が低下する傾向となる。
これらの欠点の改良とともに、近年の環境負荷低減の要求から、トナーの粒度分布が狭く、トナー粒子表面の均一性が得られ、省エネルギーで環境汚染の少ない製造方法が求められている。
【0007】
近年、懸濁重合法、乳化重合凝集法、ポリマー溶解懸濁重合法といった、いわゆる重合型トナーが検討されている。
これらの重合型トナーは粉砕法トナーに比べて、トナー粒子表面の均一性が得られ易く、粒度分布も狭くできると言った利点があるものの、水系媒体中で分散剤を使用するために、トナーの帯電特性を損なう分散剤がトナー表面に残存して帯電量の環境安定性が損なわれるという問題が発生しやすく、この分散剤をできるだけ除去するために非常に大量の洗浄水を必要とすることが知られており、環境負荷の面から必ずしも満足のいく製法とは言えない。
【0008】
これに代わるトナーの製造方法として、水を使わずにトナー組成液を気相中で液滴化した後に固化する、いわゆるスプレードライ法も提案されているが、粒度分布が広いといった欠点がある。
トナー組成液を気相中で液滴化し粒度分布を狭くする試みとして、圧電パルスを利用して微小液滴を形成し、さらにこれを乾燥固化してトナー化する工法が提案されている(特許文献9)。更に、ノズル内の熱膨張を利用し、やはり微小液滴を形成し、さらにこれを乾燥固化してトナー化する工法が提案されている(特許文献10)。更には、音響レンズを利用し、同様の処理をする方法が提案されている(特許文献11)。しかしながら、これらの方法では、ノズル容積またはノズル内のトナー組成液の体積変化により吐出するため、容体積収縮による吐出したトナー組成液を引き戻す方向の力が生じ、充分に均一な液滴を形成し難く、また、圧力パルスがトナー組成液貯留部の局所に集中するため、複数のノズルを設けることができず、単位時間あたりに吐出できる液滴数が少なく、生産性が悪いという問題があると同時に、液滴同士の合一による粒度分布の広がりが避けられず、単一分散性という点においても満足のいくものではなかった。
【0009】
また、この工法で得られるトナーはトナー組成液の表面張力により球形のものとなってしまい、静電潜像担持体から転写されなかったトナーをブレードにてクリーニングすることが非常に困難であるという課題がある。
【0010】
また、本出願人は、トナー組成液貯留部全体を振動させ、該貯留部の貫通孔からトナー組成液を放出するトナー製造方法を提案(特許文献12)している。しかし、この方法では貫通孔から放出されたトナー組成液は液柱を形成するため、粒度分布を充分狭くすることができない、また一定の周波数で振動させたノズルから吐出させる方法を提案(特許文献13、14)している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明は、従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、超高速システムにも対応可能なレベルで低温定着性と、耐オフセット性、及び耐熱保存性を両立し、従来のトナーより帯電の立ち上がり性や環境変動に対する安定性が非常に優れ、トナー粒子表面の帯電が均一であり、高品質の画像を安定して得ることができるとともに、優れたブレードクリーニング性が得られるトナー及び現像剤、画像形成装置を提供することを目的とする。さらに、トナーの粒度分布を非常にシャープにすることによりこれらの効果をより優れたものとすることができる。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明は、下記(1)〜(9)によって解決される。
(1) トナー組成液を貯留する貯留部に設けた薄膜に形成された同じ開口径の複数のノズルから、前記トナー組成液を機械的振動手段により周期的に気相中に放出し液滴化する周期的液滴化工程と、前記液滴化された前記トナー組成液を固化させる粒子形成工程によって得られるトナーであって、
前記トナー組成液は、少なくとも結着樹脂、着色剤および離型剤を含有するトナー組成物を有機溶剤に溶解及び/又は分散させたものであり、
前記機械的振動手段は、前記薄膜に対して平行な振動面を有し、前記振動面が垂直方向に縦振動する振動手段であり、
前記結着樹脂がアルコール成分と、変性された精製ロジンを含有するカルボン酸成分とを縮重合させてなる、ポリエステル樹脂であることを特徴とするトナー。
(2) 前記機械的振動手段による液の共振現象を利用して、前記トナー組成液を前記薄膜に形成された同じ開口径の複数のノズルから周期的に気相中に放出し液滴化することを特徴とする前記(1)に記載のトナー。
(3) 前記機械的振動手段が、ホーン型振動子であることを特徴とする前記(1)または(2)に記載のトナー。
(4) 前記ポリエステル樹脂が、1,2−プロパンジオールを2価のアルコール成分中に65モル%以上含有するアルコール成分と、変性された精製ロジンを含有するカルボン酸成分とを縮重合させてなる前記(1)乃至(3)のいずれかに記載のトナー。
(5) 前記変性された精製ロジンがアクリル酸、フマル酸、及びマレイン酸の少なくともいずれかで変性されている前記(1)乃至(4)のいずれかに記載のトナー。
(6)前記トナー組成液は、固形分が5質量%以上15質量%以下であることを特徴とする乃至(5)に記載のトナー。
(7) 円形度が、0.94〜0.98の範囲にあることを特徴とする前記(1)乃至(6)のいずれかに記載のトナー。
(8) 少なくとも前記(1)乃至(7)のいずれかに記載のトナーと磁性粒子を含むキャリアとを含有することを特徴とする二成分系の現像剤。
(9) 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を前記(1)乃至(7)のいずれかに記載のトナーまたは前記(8)に記載の現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像をローラ状又はベルト状の定着部材を用いて加熱加圧し、定着する定着手段とを少なくとも有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【0013】
本発明は、超高速システムにも対応可能なレベルで低温定着性と、耐オフセット性、及び耐熱保存性を両立し、帯電の立ち上がり性や環境変動に対する安定性が非常に優れ、トナー粒子表面の帯電が均一であり、高品質の画像を安定して得ることができるとともに、優れたブレードクリーニング性が得られるトナー及び現像剤、画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明に係るトナーの製造装置の一例を示す概略構成図である。
【図2】同トナーの製造装置の液滴噴射ユニットの説明に供する拡大説明図である。
【図3】図2を下側から見た底面説明図である。
【図4】同液滴噴射ユニットの振動発生手段を構成するステップ型のホーン型振動子の例を示す模式的説明図である。
【図5】同液滴噴射ユニットの振動発生手段を構成するエクスポネンシャル型のホーン型振動子の例を示す模式的説明図である。
【図6】同液滴噴射ユニットの振動発生手段を構成するコニカル型のホーン型振動子の例を示す模式的説明図である。
【図7】同トナーの製造装置の液滴噴射ユニットの他の例の説明に供する拡大説明図である。
【図8】同トナーの製造装置の液滴噴射ユニットの更に他の例の説明に供する拡大説明図である。
【図9】同トナーの製造装置の液滴噴射ユニットの更にまた他の例の説明に供する拡大説明図である。
【図10】図9の液滴噴射ユニットを複数個配置した例の説明に供する説明図である。
【図11】本発明に係るトナーの製造装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図12】同トナーの製造装置の液滴噴射ユニットの説明に供する拡大説明図である。
【図13】図13を下側から見た底面説明図である。
【図14】同液滴噴射ユニットの液滴化手段の拡大断面説明図である。
【図15】比較例構成に係る液滴化手段の拡大断面説明図である。
【図16】同トナーの製造装置の具体的適用の説明に供する要部説明図である。
【図17】同液滴噴射ユニットによる液滴化の動作原理の説明に供する薄膜の模式的説明図である。
【図18】同じく基本振動モードの説明に供する説明図である。
【図19】同じく2次振動モードの説明に供する説明図である。
【図20】同じく3次振動モードの説明に供する説明図である。
【図21】同じく薄膜の中央部に凸部を形成した場合の説明図である。
【図22】本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図23】本発明の画像形成装置の他の例の実施形態を示す概略構成図である。
【図24】本発明の画像形成装置の他の例の実施形態を示す概略構成図である。
【図25】図25の画像形成装置の画像形成手段を説明する概略構成図である。
【図26】本発明のプロセスカートリッジの一実施形態を示す概略構成図である。
【図27】本発明に係る液共振方式のトナーの製造装置の一例を示す概略構成図である。
【図28】図27のトナーの製造装置の液滴噴射ユニットの説明に供する拡大説明図である。
【図29】本発明に係る液共振方式のトナーの製造装置におけるノズルの断面形状を2段型とする方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
【0016】
(トナー)
本発明のトナーは、少なくとも結着樹脂、離型剤、及び着色剤を含有してなり、帯電制御剤、外添剤、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
【0017】
(結着樹脂)
前記結着樹脂としては、アルコール成分とカルボン酸成分とを、好ましくはエステル化触媒の存在下で縮重合させて得られるポリエステル樹脂である。
【0018】
−カルボン酸成分−
カルボン酸成分中に変性された精製ロジンが含有されている点に大きな特徴を有する。変性された精製ロジンを用いることにより、極めて低い温度で定着が可能となり、保存性が向上する。変性された精製ロジンがアクリル酸、フマル酸、及びマレイン酸が好ましい。
アクリル酸変性ロジンは、2つの官能基を有するロジンであるため、ポリエステルの主鎖の一部として分子鎖を伸ばし、分子量を上げることができる一方、分子量500以下の低分子量成分、即ち、残存モノマー成分やオリゴマー成分が低減されるため、低温定着性と耐オフセット性及び保存性という、相反する物性の両立が可能となるという驚くべき効果を奏するものと推定される。
フマル酸変性ロジンは、従来のロジンと比較して極めて高いガラス転移温度(Tg)を有しているため、低分子量成分が低減され、低温定着性と耐オフセット性及び保存性という、相反する特性の両立が可能となるという予想できない驚くべき効果が奏されるものと推定される。
マレイン酸で変性されたマレイン酸変性ロジンは、3つの官能基を有するため架橋剤として機能するため、低温定着性と耐オフセット性及び保存性という、相反する物性の両立が可能となるという驚くべき効果を奏するものと推定される。
【0019】
−アルコール成分−
前記脂肪族アルコール成分に用いられる炭素数3の分岐鎖型のアルコールが好ましい。特に、炭素数3の分岐鎖型のアルコールである1,2−プロパンジオールは、炭素数2以下のアルコールと対比して耐オフセット性を維持したまま低温定着性を向上させるのに有効であり、炭素数4以上の分岐鎖型アルコールと対比してガラス転移温度の低下に伴う保存性の低下防止に有効であり、極めて低い温度での定着が可能となり、同時に耐熱保存性、耐ホットオフセット性が両立できる。特に1,2−プロパンジオールの含有量が、2価のアルコール成分中、65モル%以上であるときは、優れた低温定着性と耐オフセット性を発揮する。
前記アルコール成分としては、本発明の目的及び作用効果が損なわれない範囲で、1,2−プロパンジオール以外のアルコールが含有されていてもよいが、1,2−プロパンジオールの含有量は、2価のアルコール成分中65モル%以上であり、70モル%以上が好ましく、80モル%以上がより好ましく、90モル%以上が更に好ましい。
前記1,2−プロパンジオール以外の2価のアルコール成分としては、1,3−プロパンジオール、炭素数の異なるエチレングリコール、水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールF、又はそれらのアルキレン(炭素数2〜4)オキサイド(平均付加モル数1〜16)付加物等の脂肪族ジアルコールなどが挙げられる。前記2価のアルコール成分の含有量は、アルコール成分中60モル%〜95モル%が好ましく、65モル%〜90モル%がより好ましい。
【0020】
また、耐オフセット性の観点から、1,3−プロパンジオールが含有されていることが好ましい。前記ポリエステル系樹脂のアルコール成分における1,2−プロパンジオールと1,3−プロパンジオールのモル比(1,2−プロパンジオール/1,3−プロパンジオール)は、99/1〜65/35が好ましく、95/3〜70/30がより好ましく、95/3〜75/25が更に好ましい。
また、前記アルコール成分中に3価以上のアルコール成分が含まれていると、耐ホットオフセット性の向上に効果が上げられる。前記3価以上のアルコール成分の含有量は、アルコール成分の総量中、20モル%以下が好ましく、5モル%〜30モル%がより好ましい。前記3価以上の多価アルコール成分としては、例えばグリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、又はそれらのアルキレン(炭素数2〜4)オキサイド(平均付加モル数1〜16)付加物等が挙げられ、特に、低温定着性を阻害しないことから、グリセリンが好ましい。
アルコール成分には、ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2,2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン等のビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物などの芳香族アルコールが含有されていてもよいが、脂肪族アルコールのみからなるものが好ましい。ここで、本発明において、「実質的に脂肪族アルコールのみからなるアルコール成分」とは、脂肪族アルコールの含有量が、アルコール成分中90モル%以上であることを意味する。
【0021】
−エステル化触媒−
前記ポリエステル樹脂のアルコール成分とカルボン酸成分との縮重合は、エステル化触媒の存在下で行うことが好ましい。
前記エステル化触媒の例としては、p−トルエンスルホン酸等のルイス酸類、チタン化合物、Sn−C結合を有していない錫(II)化合物等が挙げられ、これらはそれぞれ単独で又は両者を併用して用いられる。本発明においては、チタン化合物及び/又はSn−C結合を有していない錫(II)化合物が好ましい。
前記チタン化合物としては、Ti−O結合を有するチタン化合物が好ましく、総炭素数1〜28のアルコキシ基、アルケニルオキシ基又はアシルオキシ基を有する化合物がより好ましい。
前記チタン化合物としては、例えばチタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C14N)(CO)〕、チタンジイソプロピレートビスジエタノールアミネート〔Ti(C10N)(CO)〕、チタンジペンチレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C14N)(C11O)〕、チタンジエチレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C14N)(CO)〕、チタンジヒドロキシオクチレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C14N)(OHC16O)〕、チタンジステアレートビストリエタノールアミネート〔Ti(C14N)(C1837O)〕、チタントリイソプロピレートトリエタノールアミネート〔Ti(C14N)(CO)〕、チタンモノプロピレートトリス(トリエタノールアミネート)〔Ti(C14N)(CO)〕等が挙げられ、これらの中ではチタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート、チタンジイソプロピレートビスジエタノールアミネート及びチタンジペンチレートビストリエタノールアミネートが好ましく、これらは、例えばマツモト交商株式会社の市販品としても入手できる。
他の好ましいチタン化合物の具体例としては、テトラ−n−ブチルチタネート〔Ti(CO)〕、テトラプロピルチタネート〔Ti(CO)〕、テトラステアリルチタネート〔Ti(C1837O)〕、テトラミリスチルチタネート〔Ti(C1429O)〕、テトラオクチルチタネート〔Ti(C17O)〕、ジオクチルジヒドロキシオクチルチタネート〔Ti(C17O)(OHC16O)〕、ジミリスチルジオクチルチタネート〔Ti(C1429O)(C17O)〕等が挙げられる。これらの中ではテトラステアリルチタネート、テトラミリスチルチタネート、テトラオクチルチタネート及びジオクチルジヒドロキシオクチルチタネートが好ましい。これらは、例えばハロゲン化チタンを対応するアルコールと反応させることにより得ることができ、又は、ニッソー社等の市販品としても入手できる。
前記チタン化合物の存在量は、アルコール成分とカルボン酸成分の総量100質量部に対して、0.01質量部〜1.0質量部が好ましく、0.1質量部〜0.7質量部がより好ましい。
前記Sn−C結合を有していない錫(II)化合物としては、Sn−O結合を有する錫(II)化合物、Sn−X(Xはハロゲン原子を示す)結合を有する錫(II)化合物等が好ましく、Sn−O結合を有する錫(II)化合物がより好ましい。
前記Sn−O結合を有する錫(II)化合物としては、例えばシュウ酸錫(II)、ジ酢酸錫(II)、ジオクタン酸錫(II)、ジラウリル酸錫(II)、ジステアリン酸錫(II)、ジオレイン酸錫(II)等の炭素数2〜28のカルボン酸基を有するカルボン酸錫(II);ジオクチロキシ錫(II)、ジラウロキシ錫(II)、ジステアロキシ錫(II)、ジオレイロキシ錫(II)等の炭素数2〜28のアルコキシ基を有するジアルコキシ錫(II);酸化錫(II);硫酸錫(II)等が、Sn−X(Xはハロゲン原子を示す)結合を有する錫(II)化合物としては、塩化錫(II)、臭化錫(II)等のハロゲン化錫(II)等が挙げられ、これらの中では、帯電立ち上がり効果及び触媒能の点から、(RCOO)Sn(ここでRは炭素数5〜19のアルキル基又はアルケニル基を示す)で表される脂肪酸錫(II)、(RO)Sn(ここでRは炭素数6〜20のアルキル基又はアルケニル基を示す)で表されるジアルコキシ錫(II)及びSnOで表される酸化錫(II)が好ましく、(R1COO)Snで表される脂肪酸錫(II)及び酸化錫(II)がより好ましく、ジオクタン酸錫(II)、ジステアリン酸錫(II)及び酸化錫(II)が更に好ましい。
前記錫(II)化合物の存在量は、前記アルコール成分と前記カルボン酸成分の総量100質量部に対して、0.01質量部〜1.0質量部が好ましく、0.1質量部〜0.7質量部がより好ましい。
チタン化合物と錫(II)化合物を併用する場合、チタン化合物と錫(II)化合物の総存在量は、アルコール成分とカルボン酸成分の総量100質量部に対して、0.01質量部〜1.0質量部が好ましく、0.1質量部〜0.7質量部がより好ましい。
前記アルコール成分とカルボン酸成分との縮重合は、例えば、前記エステル化触媒の存在下、不活性ガス雰囲気中にて、180℃〜250℃の温度で行うことができる。
【0022】
(離型剤)
本発明では、定着時のオフセット防止を目的として離型剤としてワックス類を含有させることができる。
ワックス類としては、特に制限はなく、通常トナー用離型剤として使用されるものを適宜選択して使用することができるが、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、サゾールワックス等の脂肪族炭化水素系ワックス、酸化ポリエチレンワックス等の脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物又はそれらのブロック共重合体、キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ホホバろう等の植物系ワックス、みつろう、ラノリン、鯨ろう等の動物系ワックス、オゾケライト、セレシン、ペテロラタム等の鉱物系ワックス、モンタン酸エステルワックス、カスターワックスの等の脂肪酸エステルを主成分とするワックス類。脱酸カルナバワックスの等の脂肪酸エステルを一部又は全部を脱酸化したもの、などが挙げられる。
前記ワックス類の例としては、更に、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸、あるいは更に直鎖のアルキル基を有する直鎖アルキルカルボン酸類等の飽和直鎖脂肪酸、プランジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸等の不飽和脂肪酸、ステアリルアルコール、エイコシルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウピルアルコール、セリルアルコール、メシリルアルコール、あるいは長鎖アルキルアルコール等の飽和アルコール、ソルビトール等の多価アルコール、リノール酸アミド、オレフィン酸アミド、ラウリン酸アミド等の脂肪酸アミド、メチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド等の飽和脂肪酸ビスアミド、エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’−ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’−ジオレイルセパシン酸アミド等の不飽和脂肪酸アミド類、m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N−ジステアリルイソフタル酸アミド等の芳香族系ビスアミド、ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等の脂肪酸金属塩、脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸等のビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス、ベヘニン酸モノグリセリド等の脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化合物、植物性油脂を水素添加することによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物が挙げられる。
より好適な例としては、オレフィンを高圧下でラジカル重合したポリオレフィン、高分子量ポリオレフィン重合時に得られる低分子量副生成物を精製したポリオレフィン、低圧下でチーグラー触媒、メタロセン触媒の如き触媒を用いて重合したポリオレフィン、放射線、電磁波又は光を利用して重合したポリオレフィン、高分子量ポリオレフィンを熱分解して得られる低分子量ポリオレフィン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィツシャートロプシュワックス、ジントール法、ヒドロコール法、アーゲ法等により合成される合成炭化水素ワックス、炭素数1個の化合物をモノマーとする合成ワックス、水酸基又はカルボキシル基の如き官能基を有する炭化水素系ワックス、炭化水素系ワックスと官能基を有する炭化水素系ワックスとの混合物、これらのワックスを母体としてスチレン、マレイン酸エステル、アクリレート、メタクリレート、無水マレイン酸の如きビニルモノマーでグラフト変性したワックスが挙げられる。
また、これらのワックスを、プレス発汗法、溶剤法、再結晶法、真空蒸留法、超臨界ガス抽出法又は溶液晶析法を用いて分子量分布をシャープにしたものや、低分子量固形脂肪酸、低分子量固形アルコール、低分子量固形化合物、その他の不純物を除去したものも好ましく用いられる。
前記ワックスの融点としては、耐ブロッキング性と耐オフセット性のバランスを取るために、60〜140℃であることが好ましく、70〜120℃であることがより好ましい。60℃未満では耐ブロッキング性が低下することがあり、140℃を超えると耐オフセット効果が発現しにくくなることがある。
本発明では、DSCにおいて測定されるワックスの吸熱ピークの最大ピークのピークトップの温度をもってワックスの融点とする。
前記ワックス又はトナーのDSC測定機器としては、高精度の内熱式入力補償型の示差走査熱量計で測定することが好ましい。測定方法としては、ASTM D3418−82に準じて行う。本発明に用いられるDSC曲線は、1回昇温、降温させ前履歴を取った後、温度速度10℃/minで、昇温させた時に測定されるものを用いる。
本発明においては、離型剤の添加量がトナーに対して1〜30質量%であることが好ましく、2〜20質量%であることがさらに好ましい。
【0023】
(着色剤)
前記着色剤としては、特に制限はなく、通常使用される着色剤を適宜選択して使用することができるが、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びこれらの混合物、などが挙げられる。
前記着色剤の含有量としては、トナーに対して1〜15質量%が好ましく、3〜10質量%がより好ましい。
本発明で用いる着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、ポリエステル樹脂やポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
前記マスターバッチは、マスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練して得ることができる。この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いることができる。また、いわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の、水を含んだ水性ペーストを、樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も、着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができるため、乾燥する必要がなく、好適に使用される。混合混練するには、3本ロールミル等の高せん断分散装置が好適に使用される。
前記マスターバッチの使用量としては、結着樹脂100質量部に対して、2〜30質量部が好ましい。
また、前記マスターバッチ用の樹脂は、酸価が30mgKOH/g以下、アミン価が1〜100mgKOH/gで、着色剤を分散させて使用することが好ましく、酸価が20mgKOH/g以下、アミン価が10〜50mgKOH/gで、着色剤を分散させて使用することがより好ましい。酸価が30mgKOH/gを超えると、高湿下での帯電性が低下し、顔料分散性も不十分となることがある。また、アミン価が1mgKOH/g未満であるとき、及び、アミン価が100mgKOH/gを超えるときにも、顔料分散性が不十分となることがある。なお、酸価はJIS K0070に記載の方法により測定することができ、アミン価はJIS K7237に記載の方法により測定することができる。
また、分散剤は、顔料分散性の点で、結着樹脂との相溶性が高いことが好ましく、具体的な市販品としては、「アジスパーPB821」、「アジスパーPB822」(味の素ファインテクノ社製)、「Disperbyk−2001」(ビックケミー社製)、「EFKA−4010」(EFKA社製)、などが挙げられる。
前記分散剤の質量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにおけるスチレン換算質量での、メインピークの極大値の分子量で、500〜100,000が好ましく、顔料分散性の観点から、3,000〜100,000がより好ましい。特に、5,000〜50,000が好ましく、5,000〜30,000が最も好ましい。分子量が500未満であると、極性が高くなり、着色剤の分散性が低下することがあり、分子量が100,000を超えると、溶剤との親和性が高くなり、着色剤の分散性が低下することがある。
前記分散剤の添加量は、着色剤100質量部に対して1〜50質量部であることが好ましく、5〜30質量部であることがより好ましい。1質量部未満であると分散能が低くなることがあり、50質量部を超えると帯電性が低下することがある。
【0024】
(帯電制御剤)
本発明のトナーは帯電制御剤として、フェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体を含有する負帯電性の帯電制御剤を用いている。
前記フェノール類とは、1つのフェノール性水酸基を持ち、その水酸基のオルト位には水素が結合しているp−アルキルフェノール、p−アラルキルフェノール、p−フェニルフェノール、p−ヒドロキシ安息香酸エステルからなる群より選択された少なくとも1種のフェノール化合物を含有しており、前記アルデヒド類としては、パラホルムアルデヒド、ホルムアルデヒド、パラアルデヒド、フルフラールなどのアルデヒドを適宜使用できる。
前記の帯電制御剤であって市販されているものとしては例えば、FCA−N型の縮合系ポリマーを含有した電荷制御剤(藤倉化成株式会社)等が挙げられる。
反応方法としては、例えばキシレンなどの有機溶媒中にフェノール類とアルデヒド類とを添加し、アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物などの強塩基の存在下において、80℃〜溶媒の沸点、好ましくは100℃〜溶媒の沸点までの温度で水を留去しながら3〜20時間重縮合反応させ、その後、アルコールなどの貧溶媒を用いて再結晶する方法や、有機溶媒を減圧乾燥した後、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコールで洗浄する方法が挙げられる。強塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化ルビジウム、水酸化カリウムなどが好ましく使用できる。
フェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体は、トナー組成物100質量部に対して0.1〜5質量部含有させることにより優れた帯電性と非球形化を得ることができる。含有量が5質量部より多いと定着性が低下する場合がある。
なお、必要に応じて従来公知の帯電制御剤を併用してもよい。
例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のEー82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カ一リット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
【0025】
(トナー組成液及び溶剤)
結着樹脂、着色剤、帯電制御剤等のトナー組成物を有機溶剤に溶解乃至は分散することによりトナー組成液を得ることができる。トナー組成液を気相中で液滴化し乾燥してトナーを製造する場合に用いられ、結着樹脂を溶解し、分散体が安定に分散でき、容易に乾燥できる有機溶剤が選択される。
有機溶剤としては、例えば、エーテル類、ケトン類、エステル類、炭化水素類、アルコール類の溶剤が好ましく用いられ、特にテトラヒドロフラン(THF)、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、酢酸エチル、トルエンが好ましく用いられ、これらは単独でも混合して用いてもかまわない。
トナー組成液の調製には、ホモミキサーやビーズミルなどを用いて、着色剤や離型剤といった分散体がノズルの開口径に対して充分微細とすることがノズルの詰りを防止するために重要となる。
トナー組成液の固形分は5〜40質量%であることが好ましい。固形分が5質量%未満であると生産性が低下するだけでなく、着色剤や離型剤微粒子、磁性体といった分散体が沈降や凝集を起こしやすくなりためトナー粒子ごとの組成が不均一になりやすくトナー品質が低下する場合がある。固形分が40質量%を超えると小粒径のトナーが得られない場合がある。
【0026】
(外添剤)
前記外添剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、シリカ微粒子、疎水性シリカ、脂肪酸金属塩(例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなど);金属酸化物(例えばチタニア、アルミナ、酸化錫、酸化アンチモンなど)、フルオロポリマーなどが挙げられる。これらの中でも、疎水化されたシリカ微粒子、疎水化されたチタニア微粒子、疎水化された酸化チタン微粒子、疎水化されたアルミナ微粒子が好適に挙げられる。
前記シリカ微粒子としては、例えばHDK H 2000、HDK H 2000/4、HDK H 2050EP、HVK21、HDK H1303(いずれもヘキスト社製);R972、R974、RX200、RY200、R202、R805、R812(いずれも日本アエロジル株式会社製)がある。また、前記チタニア微粒子としては、P−25(日本アエロジル株式会社製)、STT−30、STT−65C−S(いずれもチタン工業株式会社製)、TAF−140(富士チタン工業株式会社製)、MT−150W、MT−500B、MT−600B、MT−150A(いずれもテイカ株式会社製)などが挙げられる。これらの中でも、疎水化処理された酸化チタン微粒子としては、T−805(日本アエロジル株式会社製);STT−30A、STT−65S−S(いずれもチタン工業株式会社製);TAF−500T、TAF−1500T(いずれも富士チタン工業株式会社製);MT−100S、MT−100T(いずれもテイカ株式会社製)、IT−S(石原産業株式会社製)などが挙げられる。
【0027】
前記疎水化処理された酸化物微粒子、疎水化されたシリカ微粒子、疎水化されたチタニア微粒子、疎水化されたアルミナ微粒子を得るためには、親水性の微粒子をメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤で処理して得ることができる。また、シリコーンオイルを必要ならば熱を加えて無機微粒子に処理した、シリコーンオイル処理酸化物微粒子、無機微粒子も好適である。
前記シリコーンオイルとしては、例えばジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、エポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、アクリル又はメタクリル変性シリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル等が使用できる。
前記無機微粒子としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸パリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。これらの中でも、シリカ、二酸化チタンが特に好ましい。
前記外添剤の添加量は、前記トナーに対し0.1質量%〜5質量%が好ましく、0.3質量%〜3質量%がより好ましい。前記無機微粒子の一次粒子の平均粒径は、100nm以下が好ましく、3nm〜70nmがより好ましい。この範囲より小さいと、無機微粒子がトナー中に埋没し、その機能が有効に発揮されにくい。この範囲より大きいと、静電潜像担持体表面を不均一に傷つけ好ましくない。前記外添剤としては、無機微粒子や疎水化処理無機微粒子を併用することができるが、疎水化処理された一次粒子の平均粒径は1nm〜100nmが好ましく、特に5nm〜70nmの無機微粒子を少なくとも2種含むことがより好ましい。更に疎水化処理された一次粒子の平均粒径が20nm以下の無機微粒子を少なくとも2種類含みかつ、30nm以上の無機微粒子を少なくとも1種類含むことがより好ましい。また、BET法による比表面積は、20m/g〜500m/gであることが好ましい。
【0028】
前記酸化物微粒子を含む外添剤の表面処理剤としては、例えばジアルキルジハロゲン化シラン、トリアルキルハロゲン化シラン、アルキルトリハロゲン化シラン、ヘキサアルキルジシラザンなどのシランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、シリコーンワニスなどが挙げられる。
前記外添剤として樹脂微粒子も添加することができる。例えばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン;メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルの共重合体;シリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロン等の重縮合系;熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。このような樹脂微粒子と併用することによってトナーの帯電性が強化でき、逆帯電のトナーを減少させ、地肌汚れを低減することができる。前記樹脂微粒子の添加量は、前記トナーに対し0.01質量%〜5質量%が好ましく、0.1質量%〜2質量%がより好ましい。
【0029】
(その他の成分)
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸、等が挙げられる。
前記流動性向上剤は、表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止可能なものを意味し、例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル、などが挙げられる。
前記クリーニング性向上剤は、静電潜像担持体や中間転写体に残存する転写後の現像剤を除去するために前記トナーに添加され、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合により製造されたポリマー微粒子、などが挙げられる。該ポリマー微粒子は、比較的粒度分布が狭いものが好ましく、質量平均粒径が0.01μm〜1μmのものが好適である。
前記磁性材料としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、鉄粉、マグネタイト、フェライト、などが挙げられる。これらの中でも、色調の点で白色のものが好ましい。
【0030】
本発明における薄膜に対して平行な振動面を垂直方向に縦振動させる粒子形成工程では、上記トナー組成物を含むトナー組成液の固形分量を少なくすることができ、固形分量の少ない液滴化したトナー組成液は、乾燥膜から有機溶剤が除去されるため変形して真球状にはならず、また粒度分布がシャープになることから、トナー組成液固形分は、が5質量%以上15質量%以下であることが好ましい。
【0031】
<トナー粒径及び粒度分布>
トナー粒径が小さいほど、ドットや細線の再現性が向上し、ざらつきがなくシャープで高品位な画像が得られるが、トナー粒径が小さすぎると見掛けの付着力が増加して現像性や転写性を低下させるため、重量平均粒径として1〜15μmが好ましく、2〜10μmがさらに好ましく、3〜8μmがさらに好ましい。
粒度分布は重量平均粒径(D4)と個数平均粒径(Dn)の比D4/Dnで表され、D4/Dn=1であれば均一な粒径を持った単分散のトナーであり、通常の粉砕トナーのD4/Dnは分級による生産性の低下を考慮して1.2〜1.4程度である。電子写真現像法は一成分現像方式と二成分現像方式に大別されるが、いずれの現像方式においても現像され易い粒径が存在するため、現像を繰り返すことにより現像装置内に残っているトナーの粒径や粒度分布が変化するため、画像品質が変化してしまうためできるだけ粒度分布が狭いことが望ましい。現像を繰り返しても非常に安定した画像を得るためにはD4/Dnは1.00〜1.15であることが好ましく、さらに好ましくは1.00〜1.10である。
【0032】
[現像剤]
本発明のトナーは、キャリアと混合して二成分現像剤として使用することができる。前記キャリアとしては、通常のフェライト、マグネタイト等のキャリアも樹脂コートキャリアも使用することができる。
前記樹脂コートキャリアは、キャリアコア粒子とキャリアコア粒子表面を被覆(コート)する樹脂である被覆材からなる。
該被覆材に使用する樹脂としては、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体等のスチレン−アクリル系樹脂、アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸エステル共重合体等のアクリル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、モノクロロトリフルオロエチレン重合体、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素含有樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、アミノアクリレート樹脂が好適に挙げられる。この他にも、アイオモノマー樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等のキャリアの被覆(コート)材として使用できる樹脂が挙げられる。これらの樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0033】
また、樹脂中に磁性粉が分散されたバインダー型のキャリアコアも用いることができる。
樹脂コートキャリアにおいて、キャリアコアの表面を少なくとも樹脂被覆剤で被覆する方法としては、樹脂を溶剤中に溶解若しくは懸濁せしめて塗布したキャリアコアに付着せしめる方法、あるいは単に粉体状態で混合する方法が適用できる。
前記樹脂コートキャリアに対する樹脂被覆材の割合としては、適宜決定すればよいが、樹脂コートキャリアに対し0.01〜5質量%が好ましく、0.1〜1質量%がより好ましい。
2種以上の混合物の被覆(コート)剤で磁性体を被覆する使用例としては、(1)酸化チタン微粉体100質量部に対してジメチルジクロロシランとジメチルシリコーンオイル(質量比1:5)の混合物12質量部で処理したもの、(2)シリカ微粉体100質量部に対してジメチルジクロロシランとジメチルシリコーンオイル(質量比1:5)の混合物20質量部で処理したものが挙げられる。
前記樹脂中、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、含フッ素樹脂とスチレン系共重合体との混合物、シリコーン樹脂が好適に使用され、特にシリコーン樹脂が好ましい。
含フッ素樹脂とスチレン系共重合体との混合物としては、例えば、ポリフッ化ビニリデンとスチレン−メタクリ酸メチル共重合体との混合物、ポリテトラフルオロエチレンとスチレン−メタクリル酸メチル共重合体との混合物、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合(共重合体質量比10:90〜90:10)とスチレン−アクリル酸2−エチルヘキシル共重合体(共重合質量比10:90〜90:10)とスチレン−アクリル酸2−エチルヘキシル−メタクリル酸メチル共重合体(共重合体質量比20〜60:5〜30:10:50)との混合物が挙げられる。
シリコーン樹脂としては、含窒素シリコーン樹脂及び含窒素シランカップリング剤と、シリコーン樹脂とが反応することにより生成された、変性シリコーン樹脂が挙げられる。
【0034】
キャリアコアの磁性材料としては、例えば、フェライト、鉄過剰型フェライト、マグネタイト、γ−酸化鉄等の酸化物や、鉄、コバルト、ニッケルのような金属、又はこれらの合金を用いることができる。
また、これらの磁性材料に含まれる元素としては、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウム、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムが挙げられる。これらの中でも特に、銅、亜鉛、及び鉄成分を主成分とする銅−亜鉛−鉄系フェライト、マンガン、マグネシウム及び鉄成分を主成分とするマンガン−マグネシウム−鉄系フェライトが好適に挙げられる。
前記キャリアの抵抗値としては、キャリアの表面の凹凸度合い、被覆する樹脂の量を調整して106〜1010Ω・cmにするのがよい。
前記キャリアの粒径としては、4〜200μmのものが使用できるが、10〜150μmが好ましく、20〜100μmがより好ましい。特に、樹脂コートキャリアは、50%粒径が20〜70μmであることが好ましい。
2成分系現像剤では、キャリア100質量部に対して、本発明のトナー1〜100質量部で使用することが好ましく、キャリア100質量部に対して、トナー2〜50質量部で使用するのがより好ましい。
また、本発明のトナーはキャリアを使用しない一成分系の磁性トナー、または非磁性トナーとしても用いることができる。
【0035】
(トナー製造方法)
従来のトナーの製造方法である粉砕法及び噴霧法と本発明の製造方法である振動噴射法について説明する。
<粉砕法>
従来から行われている一般的なトナーの製造方法であり、トナー組成物を二本ロールや二軸押し出し機などにより溶融混練し、冷却後、粗粉砕、微粉砕、分級を行い、必要に応じてヘンシェルミキサーなどで流動化剤などの外添剤の混合を行う方法である。粗粉砕ではロートプレックスやパルペライザー、微粉砕ではジェットミルやターボミル、分級ではエルボジェットや各種の風力分級装置等の公知の製造装置を用いることができる。
【0036】
<噴霧法>
液体を連続的に加圧してノズルから噴霧する一流体ノズル(加圧ノズル)噴霧機や液体と圧縮気体を混合して噴霧する多流体スプレーノズル噴霧機、回転する円盤を用いて液体を遠心力により液滴化する回転円盤型噴霧機等を用いて、トナー組成液を気相中で液滴化する方法である。噴霧と乾燥を同時に行うスプレードライシステムとして市販の装置を用いることができるが、十分な乾燥ができない場合は流動床乾燥等の二次乾燥を行い、必要に応じてヘンシェルミキサーなどで流動化剤などの外添剤の混合を行う方法である。
【0037】
<振動噴射法>
同じ開口径の複数のノズルを有する薄膜を機械的に振動させて造粒する方法で、連続的に圧力をかける噴霧法(スプレー方式)や、原料貯留部の容積または原料の体積変化により原料をノズルから押し出す方式とは異なるものである。薄膜の上下振動により、ノズルからはみ出した液が強制的に分離され液滴が放出される。前記薄膜が周期的(等間隔)で振動することにより、均一な粒径の液滴を生成することができ、液滴放出のタイミングが揃うため、液滴同士の付着も防止できる方法であり、この液滴を乾燥してトナー粒子を得る方法である。機械的振動手段は、ノズルを有する膜に対して垂直方向に振動すればどのような配置でもよいが、本発明においては次の二通りの方式が好ましく用いられる。
一つは、複数のノズルを有する薄膜に対して平行な振動面を有し、垂直方向に縦振動(上下動)する機械的手段(機械的縦振動手段)を用い、トナー組成液を介して薄膜を振動させる方式であり、他の一つは、複数のノズルを有する薄膜のノズルを設けた領域の周囲に円環状に形成された機械的振動手段(円環状機械的振動手段)により、薄膜を振動させる方式である。
以下、各方式について説明する。
【0038】
(機械的縦振動手段)
まず、機械的縦振動手段を設けたトナー製造装置の一例について図1の模式的構成図を参照して説明する。
トナーの製造装置1はトナー組成液を同じ開口径の複数のノズルから周期的に放出し、気相中で液滴化する周期的液滴化工程における液滴化手段としての液滴噴射ユニット2と、この液滴噴射ユニット2が上方に配置され、液滴噴射ユニット2から放出される液滴化されたトナー組成液の液滴を固化してトナー粒子Tを形成する粒子形成工程における粒子化手段としての粒子形成部3と、粒子形成部3で形成されたトナー粒子Tを捕集するトナー捕集部4と、トナー捕集部4で捕集されたトナー粒子Tがチューブ5を介して移送され、移送されたトナー粒子Tを貯留するトナー貯留手段としてのトナー貯留部6と、トナー組成液10を収容する原料収容部7と、この原料収容部7内から液滴噴射ユニット2に対してトナー組成液10を送液する配管(送液管)8と、稼動時などにトナー組成液10を圧送供給するためのポンプ9とを備えている。
また、原料収容部7からのトナー組成液10は、液滴噴射ユニット2による液滴化現象により自給的に液滴噴射ユニット2に供給されるが、装置稼働時等には上述したように補助的にポンプ9を用いて液供給を行う構成としている。
【0039】
次に、液滴噴射ユニット2について図2、3に基づいて説明する。
図2は同液滴噴射ユニット2の概略断面説明図、図3は図2を下側から見た要部底面説明図である。
この液滴噴射ユニット2は、複数のノズル(吐出口)11が形成された薄膜12と、この薄膜12を振動させる機械的振動手段(以下「振動手段という)13と、薄膜12と振動手段13との間にトナー組成液10を供給する貯留部(液流路)14を形成する流路部材15とを備えている。
前記複数のノズル11を有する薄膜12は、前記振動手段13の振動面13aに対して平行に設置されており、薄膜12の一部がハンダまたはトナー組成液に溶解しない樹脂結着材料によって流路部材15に接合固定されており、振動手段13の振動方向とは実質的に垂直な位置関係となる。前記振動手段13の振動発生手段21の上下面に電圧信号が付与されるように、通信手段24が設けられており、駆動信号発生源23からの信号を機械的振動に変換することができる。電気信号を与える通信手段としては、表面を絶縁被覆されたリード線が適している。また、振動手段13は後述する各種ホーン型振動子、ボルト締めランジュバン型振動子など、振動振幅の大きな素子を用いることが、効率的かつ安定なトナー生産には好適である。
【0040】
振動手段13は、振動を発生する振動発生手段21と、この振動発生手段21で発生した振動を増幅する振動増幅手段22とで構成され、駆動回路(駆動信号発生源)23から所要周波数の駆動電圧(駆動信号)が振動発生手段21の電極21a、21b間に印加されることによって、振動発生手段21に振動が励起され、この振動が振動増幅手段22で増幅され、薄膜12と平行に配置される振動面13aが周期的に振動し、この振動面13aの振動による周期的な圧力によって薄膜12が所要周波数で振動する。
この振動手段13としては、薄膜12に対して確実な縦振動(上下動)を一定の周波数で与えることができるものであれば特に制限はなく、適宜選択して使用することができるが、薄膜12を振動させることから、振動発生手段21にはバイモルフ型のたわみ振動の励起される圧電体21Aが好ましい。圧電体21Aは、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する機能を有する。具体的には、電圧を印加することにより、たわみ振動が励起され、薄膜12を振動させることが可能となる。
【0041】
振動発生手段21を構成する圧電体21Aとしては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電セラミックスが挙げられるが、一般に変位量が小さい為、積層して使用されることが多い。この他にも、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の圧電高分子や、水晶、LiNbO3、LiTaO3、KNbO3、等の単結晶、などが挙げられる。
振動手段13は、ノズル11を有する薄膜12に対して垂直方向の振動を与えるものであれば、どのような配置でもよいが、振動面13aと薄膜12とは平行に配置される。
図示した例では振動発生手段21と振動増幅手段22で構成される振動手段13としてホーン型振動子を用いており、このホーン型振動子は、圧電素子などの振動発生手段21の振幅を振動増幅手段22としてのホーン22Aで増幅することができるため、機械的振動を発生する振動発生手段21自体は小さな振動でよく、機械的負荷が軽減するために生産装置としての長寿命化につながる。
ホーン型振動子としては、公知の代表的なホーン形状でよく、例えば図4に示すようなステップ型、図5に示すようなエクスポネンシャル型、図6に示すようなコニカル型などを挙げることができる。これらのホーン型振動子は、ホーン22Aの面積の大きい面に圧電体21Aが配置され、圧電体21Aは縦振動(上下動)を利用し、ホーン22Aの効率的な振動を誘起し、ホーン22Aに面積の小さい面を振動面13aとして、この振動面13aが最大振動面となるように設計されている。圧電体21の上方と下方にはリード線24が配置され、駆動回路23より交流電圧信号を与える。これらホーン振動子の最大振動面は、13aとなるように形状を設計されるものである。
また、振動手段13としては、特に高強度なボルト締めランジュバン型振動子を用いることもできる。このボルト締めランジュバン型振動子は圧電セラミックスが機械的に結合されており、高振幅励振時に破損することがない。
貯留部及び前記機械的振動手段、前記薄膜の構成を、図2の概略図を用いて詳細に説明する。貯留部14には、液供給チューブ18が少なくとも1箇所設けられており、一部断面図に示されるように、流路を通じて液貯留部に液を導入する。また、必要に応じて気泡排出チューブ19を設けることも可能である。この流路部材15に取り付けた図示しない支持部材によって液滴噴射ユニット2が粒子形成部3の天面部に設置保持されている。なお、ここでは、粒子形成部3の天面部に液滴噴射ユニット2を配置している例で説明しているが、粒子形成部3となる乾燥部側面壁又は底部に液滴噴射ユニット2を設置する構成とすることもできる。
【0042】
機械的振動を発生する振動手段13の大きさは、発振振動数の減少に伴い大きくなることが一般的であり、必要な周波数に応じて、適宜振動手段に直接穴あけ加工を施し貯留部を設けることができる。また、貯留部全体を効率的に振動させることも可能である。
この場合、振動面とは、前記複数のノズルを有する薄膜と平行な面、または薄膜が貼り合わされた面と定義される。
該振動面が、薄膜よりも広いことにより、振動がトナー組成液貯留部の局所に集中せず、複数のノズルを設けることができる。
【0043】
このような構成の液滴噴射ユニット2の異なる例について図7及び図8を参照して説明する。
図7に示す例は、振動手段80(13)として、振動発生部としての圧電体81及び振動増幅部としてのホーン82で構成されるホーン型振動子80を用いて、ホーン82の一部に貯留部(流路)14を形成したものである。この液滴噴射ユニット2は、ホーン型振動子80のホーン82に一体形成した固定部(フランジ部)83によって粒子形成部3(乾燥手段)の壁面に固定されていることが好ましい、振動の損失を防ぐ観点から、図示しない弾性体を用いて固定してもよい。
【0044】
図8に示す例は、振動手段90(13)として、振動発生部としての圧電体91A、91B及びホーン92A、92Bがボルトで機械的に強固に固定されて構成されるボルト締めランジュバン型振動子90を用いて、ホーン92Aに貯留部(流路14)を形成したものである。周波数条件により、素子が大きくなる場合もあり、図示のように振動子の一部に流体導入/排出路及び貯留部を加工し、複数の薄膜を有する金属薄膜を貼り付けることができる。
【0045】
なお、図1では、液滴噴射ユニット2が1個だけ粒子形成部3に取付けられている例を示しているが、複数個の液滴噴射ユニット2を粒子形成部3(乾燥塔)上部に並列にすることが、生産性向上の観点から好ましく、その個数は100〜1000個の範囲であることが、制御性の観点から好ましい。この場合、液滴噴射ユニット2の各貯留部14には配管8を介して原料収容部(共通液溜め)7に通じ、トナー組成液10が供給される構成とする。トナー組成液10は、液滴化に伴って自給的に供給される構成とすることもできるし、また、装置稼働時等、補助的にポンプ9を用いて液供給を行う構成とすることもできる。
【0046】
液滴噴射ユニットの他の例について図9を参照して説明する。なお、図9は同液滴噴射ユニットの模式的断面説明図である。
この液滴噴射ユニット2は、前述した例と同様に、ホーン型振動子を振動手段13として用いて、この振動発生手段13の周囲を囲んでトナー組成液10を供給する流路部材15を配置し、振動発生手段13のホーン22に薄膜12と対向する部分に貯留部14を形成している。さらに、流路部材15の周囲に所要の間隔を置いて気流35を流す気流路37を形成する気流路形成部材36を配置している。なお、図示を簡略化するため、薄膜12のノズル11は1個で示しているが、前述したように複数個設けられている。
また、図10に示すように、複数、例えば制御性の観点からは100〜1,000個の液滴噴射ユニット2を、粒子形成部3を構成する乾燥塔の上部に並べて配置する。これにより、より生産性の向上を図ることができる。
【0047】
(円環状機械的振動手段)
図11は図1に示す装置において液滴噴射ユニットをリング式のものに代えたものである。
リング式の液滴噴射ユニット2について図12〜図14を参照して説明する。なお、図12は同液滴噴射ユニット2の断面説明図、図13は図12を下側から見た要部底面説明図、図14は液滴化手段の概略断面説明図である。
この液滴噴射ユニット2は、少なくともトナー組成液10を液滴化して放出させる液滴化手段16と、この液滴化手段16にトナー組成液10を供給する貯留部(液流路)14を形成した流路部材15とを備えている。
【0048】
液滴化手段16は、複数のノズル(吐出口)11が形成された薄膜12と、この薄膜12を振動させる円環状の振動発生手段(電気機械変換手段)17とで構成されている。ここで、薄膜12は、最外周部(図14の斜線を施して示す領域)をハンダ又はトナー組成液に溶解しない樹脂結着材料によって流路部材15に接合固定している。振動発生手段17は、この薄膜12の変形可能領域16A(流路部材15に固定されていない領域)内のノズルを設けた領域の周囲に配されている。図2に示すように、この振動発生手段17にはリード線24を通じて駆動回路(駆動信号発生源)23から所要周波数の駆動電圧(駆動信号)が印加されることで、例えば撓み振動を発生する。
【0049】
液滴化手段16は、貯留部14に臨む複数のノズル11を有する薄膜12の変形可能領域16A内のノズルを設けた領域の周囲に円環状の振動発生手段17が配されていることによって、例えば図15に示す比較例構成のように振動発生手段17Aが薄膜12の周囲を保持している構成に比べて、相対的に薄膜12の変位量が大きくなり、この大きな変位量が得られる比較的大面積(φ1mm以上)の領域に複数のノズル11を配置することができ、これら複数のノズル11より一度に多くの液滴を安定的に形成して放出することができるようになる。
【0050】
図11では、液滴噴射ユニット2が1個配置されている例で図示しているが、好ましくは、図16に示すように、複数、例えば制御性の観点からは100〜1,000個(図16では4個のみ図示)の液滴噴射ユニット2を、粒子形成部3の天面部3Aに並べて配置し、各液滴噴射ユニット2には配管8を原料収容部7(共通液溜め)に通じさせてトナー組成液10を供給するようにする。これによって、一度により多くの液滴を放出させることができて、生産効率の向上を図ることができる。
【0051】
(液滴形成メカニズム)
次に、この液滴化手段としての液滴噴射ユニット2による液滴形成のメカニズムについて説明する。
上述したように液滴噴射ユニット2は、貯留部14に臨む複数のノズル11を有する薄膜12に、機械的振動手段である振動手段13によって発生した振動を伝播させて、薄膜12を周期的に振動させ、比較的大面積(φ1mm以上)の領域に複数のノズル11を配置し、それら複数のノズル11より液滴を周期的に、安定に形成して放出することができるようになる。
図17に示すような単純円形膜12の周辺部12Aを固定した場合、基本振動は周辺が節になり、図18に示すように、薄膜の中心Oで変位ΔLが最大(ΔLmax)となる断面形状となり、振動方向に周期的に上下振動する。
また、図19、図20に示すような、より高次のモードが存在することが知られている。これらのモードは、円形膜内に、同心円状に節を1乃至複数持ち、実質的に軸対称な変形形状である。また、図21に示すように、中心部が凸形状12cとすることで液滴の進行方向を制御し、かつ振動振幅量を調整することが可能である。
【0052】
円形薄膜の振動により、円形膜各所に設けられたノズル近傍の液体には、膜の振動速度Vに比例した音圧Pacが発生する。音圧は、媒質(トナー組成液)の放射インピーダンスZの反作用として生じることが知られており、音圧は、放射インピーダンスと膜振動速度Vmの積で下記式(1)の方程式を用いて表される。
ac(r,t)=Z・V(r,t) (1)
膜の振動速度Vは時間とともに周期的に変動しているため時間(t)の関数であり、例えばサイン波形、矩形波形など、様々な周期変動を形成することが可能である。また、前述のとおり、膜の各所で振動方向の振動変位は異なっており、Vは、膜上の位置座標の関数でもある。本発明で用いられる膜の振動形態は、上述のとおり軸対象である。したがって、実質的には半径(r)座標の関数となる。
以上のように、分布を持った膜の振動変位速度に対して、それに比例する音圧が発生し、音圧の周期的変化に対応してトナー組成液が、気相へ吐出される。
気相へ周期的に排出されたトナー組成液は、液相と気相との表面張力差によって球体を形成するため、液滴化が周期的に発生する。
【0053】
液滴化を可能とする膜の振動周波数としては20kHz〜2.0MHzの領域が用いられ、50kHz〜500kHzの範囲がより好適に用いられる。20kHz以上の振動周期であれば、液体の励振によって、トナー組成液中の顔料やワックスなどの微粒子の分散が促進される。
更には、前記音圧の変位量が、10kPa以上となることによって、上述の微粒子分散促進作用がより好適に発生する。
ここで、形成される液滴の直径は、前記膜のノズル近傍における振動変位が大きいほど大きくなる傾向にあり、振動変位が小さい場合、小滴が形成されるか、または液滴化しない。このような、各ノズル部位における液滴サイズのばらつきを低減するためには、ノズル配置を、膜振動変位の最適な位置に規定することが必要である。
本発明においては、図18〜20で説明されるように、前記機械的振動手段により発生するノズル近傍における膜の振動方向変位ΔLの最大値ΔLmaxと最小値ΔLminの比R(=ΔLmax/ΔLmin)が、2.0以内である部位にノズルが配置することにより、上記液滴サイズのばらつきを、高画質な画像を提供することのできるトナー微粒子として必要な領域に保てることを見出した。
【0054】
トナー組成液の条件を変更し、粘度20mPa・s以下、表面張力20乃至75mN/mの領域においてサテライトの発生開始領域が同様であったことから、前記音圧の変位量が、500kPa以下であることが必要となる更に好適には、100kPa以下である。
【0055】
(複数のノズルを有する薄膜)
ノズルを有する薄膜は、先にも述べたように、トナー組成物の溶解乃至分散液を、吐出させて液滴とする部材である。
この薄膜12の材質、ノズル11の形状としては、特に制限はなく、適宜選択した形状とすることができるが、例えば、薄膜12は厚み5〜500μmの金属板で形成され、かつ、ノズル11の開口径が3〜30μmであることが、ノズル11からトナー組成液10の液滴を噴射させるときに、極めて均一な粒子径を有する微小液滴を発生させる観点から好ましい。なお、前記ノズル11の開口径は、真円であれば直径を意味し、楕円であれば短径を意味する。また、複数のノズル11の個数は、2ないし3000個が好ましい。
【0056】
(液共振方式)
液共振方式のトナーの製造装置の一例を図27に、液滴噴射ユニット例を図28に示した。その基本的な構成は機械的縦振動方式とほぼ同一であるが、機械的縦振動方式が振動発生手段によりノズルを有する薄膜を振動させて液滴化しているのに対して、液共振方式ではノズルを有する薄膜の振動によるのではなく、液の共振によるノズル方向に進む疎密波により、液滴化している点が異なる。
したがって、薄膜は振動しない程度に強度を高めている。材質としては、シリコンやシリコン酸化物などが用いられ、シリコン基板、特にSOI(Silicon on Insulator)基板を用いることがノズルの形成の面でも望ましい。なお、ノズルの開口径に対して膜厚が非常に厚い場合はノズルの断面形状を2段型とすることにより吐出性が向上する。
【0057】
図28(b)は液滴噴射ユニット2の概略断面説明図であり、図28(a)はより詳細に説明するための組立図であり、図28(c)は図28(a)、(b)に示した液滴噴射ユニットによる液滴形成の説明図である。
この液滴噴射ユニット2は、複数のノズル(吐出口)11が形成された薄膜12と、振動手段13と、薄膜12と振動手段13との間に少なくとも樹脂、着色剤、及び特定のフェノール系樹脂を含有するトナー組成液10を供給する貯留部(液流路)14を形成する貯留部構成部材15とを備えている。振動手段と貯留部壁との間には、振動を伝達させないための、振動分離部材26により位置を固定されている構成が望ましいが、振動手段の、振動振幅の小さい節の部分27を介して壁に直接固定する形態でも構わない。液貯留部14には、液供給、及び液循環に用いる配管18を通じてトナー組成液10が供給される。
振動手段13や振動増幅手段22は前述の機械的縦振動手段を用いる膜振動方式の説明において記述したものが同様に使用できる。
液貯留部の隔壁を構成する部材は金属やセラミックス、プラスチックなど一般的な材質のうち、噴霧液に溶解しない、かつ噴霧液の変性を起こさないようなもので構成される。また、液貯留部14は複数の隔壁によって、複数の液貯留領域29に分割される。このように隔壁で分割することにより数十kHz駆動において、液室内の振動圧力分布が均等になるため均等な吐出が可能となり、また共振周波数を高める効果も期待できる。
【0058】
次に、この液滴化手段としての液滴噴射ユニット2による液滴形成のメカニズムについて図28(c)を参照して説明する。振動手段により振動面13aに発生した振動は貯留部内の液に伝達し、貯留部内の液は液共振現象を起こす。薄膜12に設けられた複数のノズルにおいて、液は均質に加圧された状態において気体側に放出される。この液全体の共振の作用によって、全てのノズルから均等に液が噴出され、更には、トナー組成液に多く含有される、分散微粒子が前記薄膜の貯留部面に沈着することなく貯留部を浮遊するため、安定的に液を噴射し続けることができる構成となっている。
【0059】
次に、ノズルの断面形状を2段型とする方法を図29を用いて説明する。シリコン基板両面にレジスト111をコートし(11a)、ノズルパターンが形成されたフォトマスクで覆い、紫外線を露光し、レジスト111をノズルパターンとして形成する(11b)。支持層112面側からICP放電を用いた異方性ドライエッチングを行い、第1のノズル孔115を形成し、活性層114面側を同様の異方性ドライエッチングを行なって第2のノズル116を形成し(11c)、最後に誘電体層113をフッ酸系エッチング液により取り除き、2段の貫通孔を得る(11d)ことが、深堀りノズル形状を均等に形成する上で最も好ましい。また、図示しないが、シリコン基板としてはSOI基板ではなく、単層のシリコン基板でも同様の方法でノズルを形成することができる。その際には、エッチング時間を調整することにより、第1のノズル孔の深さ及び第2のノズル孔の深さを調整することが可能である。
【0060】
ノズル11の形状としては、特に制限はなく、適宜選択した形状とすることができるが、例えば、薄膜12は厚み30〜1000μmでかつ、ノズル11の開口径が4〜15μmであることが、ノズル11からトナー組成液10の液滴を噴射させるときに、均一な粒子径を有する微小液滴を発生させる観点から好ましい。なお、前記ノズル11の開口径は、真円であれば直径を意味し、楕円であれば短径を意味する。
振動手段13は、例えば積層型PZTや、後述する超音波振動子と超音波ホーンを組み合わせたものなど、高い振幅において機械的超音波振動を液に与えることができるものであればどのようなものでも構わない。
【0061】
振動手段により発生した振動は貯留部内の液に伝達し、貯留部内の液は液共振現象を起こす。薄膜に設けられた複数のノズルにおいて、液は均質に加圧された状態において気体側に放出される。この液全体の共振の作用によって、全てのノズルから均等に液が噴出され、更には、トナー組成液に多く含有される、分散微粒子が前記薄膜の貯留部面に沈着することなく貯留部を浮遊するため、安定的に液を噴射しつづけることができる構成となっている。
複数のノズルを設けた薄膜を機械的に振動させる場合はノズル詰りが発生しづらいという利点があるが、薄膜面積が広いと均一振動が得られずに液滴の粒度分布なる場合がある。これに対し、液共振方式は各ノズルにほぼ等しい振動圧力が与えられるため広い薄膜でも狭粒度分布の液滴が得られやすい。
【0062】
(乾燥)
液滴から溶剤を除去する乾燥工程(粒子形成工程)は、加熱した乾燥窒素などの気体中に液滴を放出し行われる。必要であれば、さらに流動床乾燥や真空乾燥といった二次乾燥が行われる。
上記のトナーの製造方法のうち、本発明で採用するトナー組成液を気相中で液滴化した後乾燥を行う、噴霧法や振動噴射法により得られたトナーは優れた帯電特性が得られ、ブレードクリーニング性に優れる非球形形状が得られる。トナー組成液を気相中で液滴化した後乾燥を行ったトナー粒子の表面を、TOF−SIMSにて分析を行ったところ、フェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体の添加量の増加とともに、結着樹脂固有成分の強度が急激に低下しており、フェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体がトナー表面に多く偏在していることを示唆する結果が得られた。
このように、トナー表面にフェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体を含有する帯電制御剤が多く存在することにより粉砕法トナーに比べて良好な帯電性が得られていると考えられる。
【0063】
また、トナー表面に前記帯電制御剤が偏在することの理由は明らかではないが、トナー表面に帯電制御剤が偏在することにより、乾燥時に表面に存在する帯電制御剤が先に乾燥し(皮張りし)、内部の結着樹脂中の溶剤が後から抜けることにより凹みが生じてトナーの非球形化(異形化)が生じると考えられる。
さらに、振動噴射法では噴霧法に比べて非常にシャープな粒度分布が得られるため、トナー粒子間の帯電量のばらつきが少ないためと思われるが、実使用時での画像の安定性に優れていた。
【0064】
(画像形成方法及び画像形成装置)
本発明の画像形成方法は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像を本発明のトナーまたは現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像をローラ状又はベルト状の定着部材を用いて加熱加圧し、定着する定着工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて、例えば、除電工程、クリーニング工程、リサイクル工程等を有してなる。
【0065】
また、本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、静電潜像を本発明の前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段と、可視像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体に転写された転写像をローラ状又はベルト状の定着部材を用いて加熱加圧し、定着する定着手段とを少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等を有してなる。
【0066】
−静電潜像形成工程及び手段−
前記静電潜像形成工程は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程である。
前記静電潜像担持体としては、その材質、形状、構造、大きさ、等について特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、その形状としてはドラム状が好適に挙げられ、材質としては、有機感光体やアモルファスシリコン、セレン等の無機感光体などが挙げられる。
前記静電潜像の形成は、例えば、前記静電潜像担持体の表面を一様に帯電させた後、像様に露光することにより行うことができ、前記静電潜像形成手段により行うことができる。前記静電潜像形成手段は、例えば、前記静電潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電器と、前記静電潜像担持体の表面を像様に露光する露光器とを少なくとも備える。
前記帯電は、例えば、前記帯電器を用いて前記静電潜像担持体の表面に電圧を印加することにより行うことができる。
前記帯電器としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、導電性又は半導電性のロール、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えたそれ自体公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器、などが挙げられる。
前記露光は、例えば、前記露光器を用いて前記静電潜像担持体の表面を像様に露光することにより行うことができる。
前記露光器としては、前記帯電器により帯電された前記静電潜像担持体の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系、などの各種露光器が挙げられる。
なお、本発明においては、前記静電潜像担持体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。
【0067】
−現像工程及び手段−
前記現像工程は、前記静電潜像を、本発明の前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像して可視像を形成する工程である。
前記可視像の形成は、例えば、前記静電潜像を本発明の前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像することにより行うことができ、前記現像手段により行うことができる。
前記現像手段は、例えば、本発明の前記トナー乃至前記現像剤を用いて現像することができる限り、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、本発明の前記トナー乃至現像剤を収容し、前記静電潜像に該トナー乃至該現像剤を接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好適に挙げられ、前記トナー入り容器を備えた現像器などがより好ましい。
前記現像器は、単色用現像器であってもよいし、多色用現像器であってもよく、例えば、前記トナー乃至前記現像剤を摩擦攪拌させて帯電させる攪拌器と、回転可能なマグネットローラとを有してなるもの、などが好適に挙げられる。
前記現像器内では、例えば、前記トナーと前記キャリアとが混合攪拌され、その際の摩擦により該トナーが帯電し、回転するマグネットローラの表面に穂立ち状態で保持され、磁気ブラシが形成される。該マグネットローラは、前記静電潜像担持体(感光体)近傍に配置されているため、該マグネットローラの表面に形成された前記磁気ブラシを構成する前記トナーの一部は、電気的な吸引力によって該静電潜像担持体(感光体)の表面に移動する。その結果、前記静電潜像が該トナーにより現像されて該静電潜像担持体(感光体)の表面に該トナーによる可視像が形成される。
前記現像器に収容させる現像剤は、本発明の前記トナーを含む現像剤であるが、該現像剤としては一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよい。該現像剤に含まれるトナーは、本発明の前記トナーである。
【0068】
−転写工程及び手段−
前記転写工程は、前記可視像を記録媒体に転写する工程であるが、中間転写体を用い、該中間転写体上に可視像を一次転写した後、該可視像を前記記録媒体上に二次転写する態様が好ましく、前記トナーとして二色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程とを含む態様がより好ましい。
前記転写は、例えば、前記可視像を、転写帯電器を用いて前記中間転写体もしくは前記記録媒体を帯電することにより行うことができ、前記転写手段により行うことができる。前記転写手段としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写手段と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写手段とを有する態様が好ましい。
なお、前記中間転写体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が好適に挙げられる。
前記転写手段(前記第一次転写手段、前記第二次転写手段)は、前記静電潜像担持体(感光体)上に形成された前記可視像を前記記録媒体側へ剥離帯電させる転写器を少なくとも有するのが好ましい。前記転写手段は、1つであってもよいし、2つ以上であってもよい。
前記転写器としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器、などが挙げられる。
なお、前記記録媒体としては、特に制限はなく、公知の記録媒体(記録紙)の中から適宜選択することができる。
【0069】
−定着工程及び手段−
前記定着工程は、記録媒体に転写された可視像を定着装置を用いて定着させる工程であり、各色のトナーに対し前記記録媒体に転写する毎に行ってもよいし、各色のトナーに対しこれを積層した状態で一度に同時に行ってもよい。
前記定着装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、公知の加熱加圧手段が好適である。前記加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せ、などが挙げられる。
前記加熱加圧手段における加熱は、通常、120〜200℃が好ましい。
なお、本発明においては、目的に応じて、前記定着工程及び定着手段と共にあるいはこれらに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
【0070】
−その他の工程及び手段−
前記除電工程は、前記静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加して除電を行う工程であり、除電手段により好適に行うことができる。
前記除電手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
前記クリーニング工程は、前記静電潜像担持体上に残留する前記トナーを除去する工程であり、クリーニング手段により好適に行うことができる。
前記クリーニング手段としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体上に残留する前記電子写真トナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が好適に挙げられる。
前記リサイクル工程は、前記クリーニング工程により除去した前記トナーを前記現像手段にリサイクルさせる工程であり、リサイクル手段により好適に行うことができる。
前記リサイクル手段としては、特に制限はなく、公知の搬送手段等が挙げられる。
【0071】
−画像形成装置の実施形態−
前記画像形成装置により本発明の画像形成方法を実施する一の態様について、図22を参照しながら説明する。図23に示す画像形成装置800は、前記静電潜像担持体としての感光体ドラム810(以下「感光体810」という)と、前記帯電手段としての帯電ローラ820と、前記露光手段としての露光装置830と、前記現像手段としての現像装置840と、中間転写体850と、クリーニングブレードを有する前記クリーニング手段としてのクリーニング装置860と、前記除電手段としての除電ランプ870とを備える。
中間転写体850は無端ベルトであり、その内側に配置されこれを張架する3個のローラ851によって、図中矢印方向に移動可能に設計されている。3個のローラ851の一部は、中間転写体850へ所定の転写バイアス(一次転写バイアス)を印加可能な転写バイアスローラとしても機能する。中間転写体850には、その近傍に中間転写体用クリーニングブレード890が配置されており、また、記録媒体895に可視像(トナー像)を転写(二次転写)するための転写バイアスを印加可能な前記転写手段としての転写ローラ880が対向して配置されている。中間転写体850の周囲には、この中間転写体850上の可視像に電荷を付与するためのコロナ帯電器858が、該中間転写体850の回転方向において、静電潜像担持体810と中間転写体850との接触部と、中間転写体850と記録媒体895との接触部との間に配置されている。
【0072】
現像装置840は、現像剤担持体としての現像ベルト841と、この現像ベルト841の周囲に併設したブラック現像ユニット845K、イエロー現像ユニット845Y、マゼンタ現像ユニット845M、及びシアン現像ユニット845Cとから構成されている。なお、ブラック現像ユニット845Kは、現像剤収容部842Kと現像剤供給ローラ843Kと現像ローラ844Kとを備えている。イエロー現像ユニット845Yは、現像剤収容部842Yと現像剤供給ローラ843Yと現像ローラ844Yとを備えている。マゼンタ現像ユニット845Mは、現像剤収容部842Mと現像剤供給ローラ843Mと現像ローラ844Mとを備えている。シアン現像ユニット845Cは、現像剤収容部842Cと現像剤供給ローラ843Cと現像ローラ844Cとを備えている。また、現像ベルト841は、無端ベルトであり、複数のベルトローラにより回転可能に張架され、一部が静電潜像担持体810と接触している。
【0073】
図22に示す画像形成装置800において、例えば、帯電ローラ820が感光体ドラム810を一様に帯電させる。露光装置830が感光ドラム810上に像様に露光を行い、静電潜像を形成する。感光ドラム810上に形成された静電潜像を、現像装置840からトナーを供給して現像して可視像(トナー像)を形成する。該可視像(トナー像)が、ローラ851から印加された電圧により中間転写体850上に転写(一次転写)され、更に転写紙895上に転写(二次転写)される。その結果、転写紙895上には転写像が形成される。なお、感光体810上の残存トナーは、クリーニング装置860により除去され、感光体810における帯電は除電ランプ870により一旦、除去される。
【0074】
前記画像形成装置により本発明の画像形成方法を実施する他の態様について、図23を参照しながら説明する。図23に示す画像形成装置900は、図22に示す画像形成装置800において、現像ベルト841を備えてなく、感光体810の周囲に、ブラック現像ユニット845K、イエロー現像ユニット845Y、マゼンタ現像ユニット845M及びシアン現像ユニット845Cが直接対向して配置されていること以外は、図22に示す画像形成装置800と同様の構成を有し、同様の作用効果を示す。なお、図23においては、図22おけるものと同じものは同符号で示した。
【0075】
前記画像形成装置により本発明の画像形成方法を実施する他の態様について、図24を参照しながら説明する。図24に示すタンデム画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置である。タンデム画像形成装置は、複写装置本体150と、給紙テーブル200と、スキャナ300と、原稿自動搬送装置(ADF)400とを備えている。
複写装置本体150には、無端ベルト状の中間転写体1050が中央部に設けられている。そして、中間転写体1050は、支持ローラ1014、1015及び1016に張架され、図24中、時計回りに回転可能とされている。支持ローラ1015の近傍には、中間転写体1050上の残留トナーを除去するための中間転写体クリーニング装置1017が配置されている。支持ローラ1014と支持ローラ1015とにより張架された中間転写体1050には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4つの画像形成手段1018が対向して並置されたタンデム型現像器120が配置されている。タンデム型現像器120の近傍には、露光装置1021が配置されている。中間転写体1050における、タンデム型現像器120が配置された側とは反対側には、二次転写装置1022が配置されている。二次転写装置1022においては、無端ベルトである二次転写ベルト1024が一対のローラ1023に張架されており、二次転写ベルト1024上を搬送される転写紙と中間転写体1050とは互いに接触可能である。二次転写装置1022の近傍には定着装置1025が配置されている。定着装置1025は、無端ベルトである定着ベルト1026と、これに押圧されて配置された加圧ローラ1027とを備えている。
なお、タンデム画像形成装置においては、二次転写装置1022及び定着装置1025の近傍に、転写紙の両面に画像形成を行うために該転写紙を反転させるためのシート反転装置1028が配置されている。
【0076】
次に、タンデム型現像器120を用いたフルカラー画像の形成(カラーコピー)について説明する。即ち、先ず、原稿自動搬送装置(ADF)400の原稿台130上に原稿をセットするか、あるいは原稿自動搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス1032上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置400を閉じる。
スタートスイッチ(不図示)を押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットした時は、原稿が搬送されてコンタクトガラス1032上へと移動された後で、一方、コンタクトガラス1032上に原稿をセットした時は直ちに、スキャナ300が駆動し、第1走行体1033及び第2走行体1034が走行する。このとき、第1走行体1033により、光源からの光が照射されると共に原稿面からの反射光を第2走行体1034におけるミラーで反射し、結像レンズ1035を通して読取りセンサ1036で受光されてカラー原稿(カラー画像)が読取られ、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの画像情報とされる。
【0077】
そして、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各画像情報は、タンデム型現像手段120における各画像形成手段1018(ブラック用画像形成手段、イエロー用画像形成手段、マゼンタ用画像形成手段、及びシアン用画像形成手段)にそれぞれ伝達され、各画像形成手段において、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各トナー画像が形成される。即ち、タンデム型現像手段120における各画像形成手段1018(ブラック用画像形成手段、イエロー用画像形成手段、マゼンタ用画像形成手段及びシアン用画像形成手段)は、図25に示すように、それぞれ、静電潜像担持体1110(ブラック用静電潜像担持体1010K、イエロー用静電潜像担持体1010Y、マゼンタ用静電潜像担持体1010M、及びシアン用静電潜像担持体1010C)と、該静電潜像担持体1110を一様に帯電させる帯電装置160と、各カラー画像情報に基づいて各カラー画像対応画像用に前記静電潜像担持体を露光(図25中、L)し、該静電潜像担持体上に各カラー画像に対応する静電潜像を形成する露光装置と、該静電潜像を各カラートナー(ブラックトナー、イエロートナー、マゼンタトナー、及びシアントナー)を用いて現像して各カラートナーによるトナー画像を形成する現像装置61と、該トナー画像を中間転写体1050上に転写させるための転写帯電器1062と、クリーニング装置63と、除電器64とを備えており、それぞれのカラーの画像情報に基づいて各単色の画像(ブラック画像、イエロー画像、マゼンタ画像、及びシアン画像)を形成可能である。こうして形成された該ブラック画像、該イエロー画像、該マゼンタ画像及び該シアン画像は、支持ローラ1014、1015及び1016により回転移動される中間転写体1050上にそれぞれ、ブラック用静電潜像担持体1010K上に形成されたブラック画像、イエロー用静電潜像担持体1010Y上に形成されたイエロー画像、マゼンタ用静電潜像担持体1010M上に形成されたマゼンタ画像及びシアン用静電潜像担持体1010C上に形成されたシアン画像が、順次転写(一次転写)される。そして、中間転写体1050上に前記ブラック画像、前記イエロー画像、マゼンタ画像、及びシアン画像が重ね合わされて合成カラー画像(カラー転写像)が形成される。
【0078】
一方、給紙テーブル200においては、給紙ローラ142の1つを選択的に回転させ、ペーパーバンク143に多段に備える給紙カセット144の1つからシート(記録紙)を繰り出し、分離ローラ145で1枚ずつ分離して給紙路146に送出し、搬送ローラ147で搬送して複写機本体150内の給紙路148に導き、レジストローラ1049に突き当てて止める。あるいは、給紙ローラ142を回転して手差しトレイ1054上のシート(記録紙)を繰り出し、分離ローラ1058で1枚ずつ分離して手差し給紙路1053に入れ、同じくレジストローラ1049に突き当てて止める。なお、レジストローラ1049は、一般には接地されて使用されるが、シートの紙粉除去のためにバイアスが印加された状態で使用されてもよい。そして、中間転写体1050上に合成された合成カラー画像(カラー転写像)にタイミングを合わせてレジストローラ1049を回転させ、中間転写体1050と二次転写装置1022との間にシート(記録紙)を送出させ、二次転写装置1022により該合成カラー画像(カラー転写像)を該シート(記録紙)上に転写(二次転写)することにより、該シート(記録紙)上にカラー画像が転写され形成される。なお、画像転写後の中間転写体1050上の残留トナーは、中間転写体クリーニング装置1017によりクリーニングされる。
【0079】
カラー画像が転写され形成された前記シート(記録紙)は、二次転写装置1022により搬送されて、定着装置1025へと送出され、定着装置1025において、熱と圧力とにより前記合成カラー画像(カラー転写像)が該シート(記録紙)上に定着される。その後、該シート(記録紙)は、切換爪1055で切り換えて排出ローラ1056により排出され、排紙トレイ1057上にスタックされ、あるいは、切換爪1055で切り換えてシート反転装置1028により反転されて再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ1056により排出され、排紙トレイ1057上にスタックされる。
本発明の画像形成方法及び前記画像形成装置では、シャープな粒度分布を有し、帯電性、環境性、経時安定性などのトナー特性が良好である本発明の前記トナーを用いているので、高画質画像を形成することができる。
【0080】
図26に本発明のトナーを用いたプロセスカートリッジの概略構成を示す。プロセスカートリッジは、感光体(701)を内蔵し、他に帯電手段(702)、現像手段(704)、転写手段(708)、クリーニング手段(707)、除電手段(図示せず)の少なくとも一つを具備し、画像形成装置本体に着脱可能とした装置(部品)である。図7に例示される装置による画像形成プロセスについて示すと、感光体(701)は、矢印方向に回転しながら、帯電手段(702)による帯電、露光手段(703)による露光により、その表面に露光像に対応する静電潜像が形成され、この静電潜像は、現像手段(704)でトナー現像され、該トナー現像は転写手段(708)により、転写体(705)に転写され、プリントアウトされる。次いで、像転写後の感光体表面は、クリーニング手段(707)によりクリーニングされ、さらに除電手段(図示せず)により除電されて、再び以上の操作を繰り返すものである。
【0081】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【0082】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
下記実施例及び比較例において、「ポリエステル樹脂の軟化点」、「ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)」、「ロジンの軟化点」、「ポリエステル樹脂 及びロジンの酸価」、「ポリエステル樹脂の水酸基価」以下のようにして測定を行った。
【0083】
<ポリエステル樹脂の軟化点の測定>
フローテスター(島津製作所製、CFT−500D)を用い、試料として1gの各ポリエステル系結着樹脂を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーに より1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押出し、温度に対するフローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
【0084】
<ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)の測定>
示差走査熱量計(セイコー電子工業株式会社製、DSC210)を用いて、試料として0.01〜0.02gの各ポリエステル系結着樹脂をアルミニウムパンに 計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/分で0℃まで冷却した試料を昇温速度10℃/分で昇温し、吸熱の最高ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とした。
【0085】
<ロジンの軟化点の測定>
(1)試料の調製
ロジン10gを、170℃にて2時間ホットプレートで溶融した。その後、開封状態で温度25℃、相対湿度50%の環境下で1時間自然冷却させ、コーヒーミル(National MK−61M)で10秒間粉砕し、試料を調製した。
(2)測定
フローテスター(島津製作所製、CFT−500D)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与 え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押出し、温度に対するフローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とした。
【0086】
<ポリエステル樹脂及びロジンの酸価>
JIS K0070の方法に基づき測定した。ただし、測定溶媒のみJIS K0070の規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、アセトンとトルエンの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更した。
【0087】
<ポリエステル樹脂の水酸基価>
JIS K0070の方法に基づき測定した。
【0088】
<粒度分布>
本発明のトナーの重量平均粒径(D4)及び個数平均粒径(Dn)は、粒度測定器(「マルチサイザーIII」、ベックマンコールター社製)を用い、アパーチャー径100μmで測定し、解析ソフト(Beckman Coulter Mutlisizer 3 Version3.51)にて解析を行った。具体的にはガラス製100mlビーカーに10wt%界面活性剤(アルキルベンゼンスルフォン酸塩ネオゲンSC−A;第一工業製薬性)を0.5ml添加し、各トナー0.5g添加しミクロスパーテルでかき混ぜ、次いでイオン交換水80mlを添加した。得られた分散液を超音波分散器(W−113MK−II本多電子社製)で10分間分散処理した。前記分散液を前記マルチサイザーIIIを用い、測定用溶液としてアイソトンIII(ベックマンコールター製)を用いて測定を行った。測定は装置が示す濃度が8±2%に成るように前記トナーサンプル分散液を滴下した。本測定法は粒径の測定再現性の点から前記濃度を8±2%にすることが重要である。この濃度範囲であれば粒径に誤差は生じない。チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上乃至40.30μm未満の粒子を対象とした。トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定後、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(Dn)を求めることができる。粒度分布の指標としては、トナーの重量平均粒径(D4)を個数平均粒径(Dn)で除したD4/Dnを用いる。完全に単分散であれば1となり、数値が大きいほど分布が広いことを意味する。
【0089】
<円形度>
フロー式粒子像分析装置FPIA−2000(東亜医用電子株式会社製)により平均円形度として計測できる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、分散液濃度を3000〜1万個/μlとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。真球であれば円形度は1となる。
【0090】
<帯電特性の測定>
(常温常質品の帯電量の測定)
トナー母体粒子4質量部に対して、磁性キャリア96質量部を20℃/50%RHの環境に24時間暴露した後、その環境内でトナー及びキャリアをボールミル内に投入し、30秒間、10分間、及び30分間ボールミルで混合し、二成分現像剤常温常湿30秒撹拌品及び10分撹拌品、30分撹拌品を作成し、後述するブローオフ法にて帯電量を測定した。
30秒撹拌品の帯電量が10分撹拌品の帯電量に近いほど帯電の立ち上がり性が良いといえ、30分撹拌品の帯電量が10分撹拌品の帯電量に近いほど帯電の安定性がよいといえる。
【0091】
(高温高湿品の帯電量の測定)
また、トナー母体粒子4質量部と、磁性キャリア96質量部とを30℃/90%RHの環境に24時間暴露した後、その環境内でトナー及びキャリアをボールミル内に投入し、10分間ボールミルで混合し、二成分現像剤高温高湿品を作成し、ブローオフ法にて帯電量を測定した。
高温高湿品の帯電量と常温常湿10分撹拌品の帯電量の差が小さい方が耐環境安定性に優れているといえる。
【0092】
<帯電量:ブローオフ法>
現像剤6gを、両底面に目開き20μmのステンレス製メッシュを設けた金属性円柱容器に入れ、窒素ガスを吹き付けてトナーのみを除去し、残ったキャリアの電荷qを計測し、除去されたトナーの質量mで除したq/mとして帯電量を求めた。
【0093】
−性能評価−
次に、実施例及び比較例のトナーについて、以下のようにして画像安定性、クリーニング性、耐熱保存性、耐コールドオフセット性、耐ホットオフセット性、現像ローラ防汚染性、臭気を評価した。結果を表3,4に示す。
【0094】
<画像安定性評価>
現像剤を、リコー社製の複写機(Imagio Neo C285)に入れ、リコー社製タイプ6000ペーパーを用いて、30℃/90%RH及び10℃/30%RHの環境にて、画像の面積率が2%、10%、50%の画像を連続して各100枚出力し、画像を評価した結果を表1に示した。なお、いずれの環境及び画像面積率でも100枚目の画像が初期画像と同等の良好な画像であった場合は○、いずれかの環境及び画像面積率で100枚目の画像が初期画像より明らかな変化を生じた場合は×で示した。
【0095】
<クリーニング性>
各現像剤を、市販の複写機(イマジオネオC325、株式会社リコー製)に入れ、画像面積率30%の画像を現像し、転写紙に転写後、感光体に残存する転写残のトナーをクリーニングブレードでクリーニングしている最中に複写機を停止させ、クリーニング工程を通過した感光体上の転写残トナーをスコッチテープ(住友スリーエム株式会社製)で白紙に移し、それをマクベス反射濃度計RD514型で10箇所測定し、その平均値と単にテープを白紙に貼った時の測定結果との差を求め、下記基準により評価した。なお、クリーニングブレードは2万枚クリーニング後のものを用いた。
〔評価基準〕
◎(極めて良好):差が0.01以下
○(良好) :差が0.015以下
×(不良) :差が0.015を超える
【0096】
<耐熱保存性>
耐熱保存性は、針入度試験器(日科エンジニアリング株式会社製)を用いて測定した。具体的には、各トナーを10g計量し、温度20〜25℃、40〜60%RHの環境下で30mlのガラス容器(スクリューバイアル)に入れ、蓋を閉めた。トナーを入れたガラス容器を200回タッピングした後、温度を50℃にセットした恒温槽に48時間放置した後、針入度試験器で針入度を測定し、下記の評価基準により耐熱保存性を評価した。針入度の値が大きいほど、耐熱保存性に優れる。
〔評価基準〕
◎:針入度が30mm以上
○:針入度が20mm〜29mm
△:針入度が15mm〜19mm(従来のトナー並)
×:針入度が8mm〜14mm
××:針入度が7mm以下
【0097】
<耐コールドオフセット性>
各現像剤を超高速デジタルレーザープリンターIPSiO SP9500Pro改造機に装填し、厚紙の転写紙(株式会社NBSリコー製、複写印刷用紙<135>)に、トナー付着量0.20±0.1mg/cm2の1cm角ベタ画像を作成し、スコッチ メンディングテープ 810(幅24mm、3M社製)をベタ画像上に添付し、テープ上から重さ1kgの金属ローラ(φ50、SUS製)を10mm/sの速度で転がしながら10往復させた。テープを10mm/sの速度で一定方向に剥がし、テープ剥離前後での画像濃度から下記数式(ii)を用いて画像残像率を求め、下記の評価基準により耐コールドオフセット性を評価した。
〔数式(ii)〕
画像残存率(%)=(剥離後の画像濃度/剥離前の画像濃度)×100
〔評価基準〕
◎:画像残存率が97%以上
○:画像残存率が92%以上97%未満
△:画像残存率が85%以上92%未満
×:画像残存率が80%以上85%未満(従来のトナー並)
××:画像残存率が80%未満
【0098】
<耐ホットオフセット性>
各現像剤を超高速デジタルレーザープリンターIPSiO SP9500Pro改造機に装填し、薄紙の転写紙(株式会社NBSリコー製、複写印刷用紙<55>)に、トナー付着量0.40±0.1mg/cm2の1cm角ベタ画像を作成し、定着ローラ温度を変化させて定着を行い、ホットオフセットの有無を目視評価し、ホットオフセットが発生しない上限温度を定着上限温度とし、下記基準で耐ホットオフセット性を評価した。
〔評価基準〕
◎:定着上限温度が240℃以上
○:定着上限温度が220℃以上240℃未満
△:定着上限温度が200℃以上220℃未満
×:定着上限温度が180℃以上200℃未満(従来のトナー並)
××:定着上限温度が180℃未満
【0099】
<現像ローラー防汚染性>
各現像剤を超高速デジタルレーザープリンターIPSiO SP9500Pro改造機に装填し、5%画像面積のチャートでの10万枚印刷後に、現像ローラー上の現像剤、トナーを除去し、白紙通紙部の現像ローラーの汚れを目視評価し、現像ローラー防汚染性を評価した。
〔評価基準〕
◎:全く現像ローラーが汚れない
○:目視では殆ど判別できない程の汚れが発生
△:僅かに気になる程度の汚れが発生
×:明らかに問題となる汚れが発生(従来のトナー並)
××:明らかに問題となり使用が難しい程の汚れが発生
【0100】
<トナーの臭気評価方法>
各トナー20gをアルミニウムカップに測り取り、150℃に過熱したホットプレートの上に30分間静置し、トナーから発生する臭気を以下の評価基準に従って評価した。
〔評価基準〕
◎:臭気は全く感じられない
○:臭気はほとんど感じられない
△:臭気が若干感じられるが、実用上問題ない
×:臭気が強く感じられる
【0101】
(合成例)
−ロジンの精製例−
分留管、還流冷却器、及び受器を装備した2,000mL容の蒸留フラスコに1,000gのトールロジンを加え、1kPaの減圧下で蒸留を行い、195℃〜250℃での留出分を主留分として採取した。以下、精製に供したトールロジンを未精製ロジン、主留分として採取したロジンを精製ロジンとする。
未精製ロジンと精製ロジン、それぞれ20gをコーヒーミル(National MK−61M)で5秒間粉砕し、目開き1mmの篩いを通したものをヘッドスペース用バイアル(20mL)に0.5g測りとった。ヘッドスペースガスをサンプリングして、未精製ロジン及び精製ロジン中の不純物を、以下のようにして、ヘッドスペースGC−MS法により分析した。結果を表1に示す。
【0102】
〔ヘッドスペースGC−MS法の測定条件〕
A. ヘッドスペースサンプラー(Agilent社製、HP7694)
サンプル温度: 200℃
ループ温度: 200℃
トランスファーライン温度: 200℃
サンプル加熱平衡時間: 30min
バイヤル加圧ガス: ヘリウム(He)
バイヤル加圧時間: 0.3min
ループ充填時間: 0.03min
ループ平衡時間: 0.3min
注入時間: 1min

B. GC(ガスクロマトグラフィー)(Agilent社製、HP6890)
分析カラム: DB-1(60m-320μm-5μm)
キャリアー: ヘリウム(He)
流量条件: 1ml/min
注入口温度: 210℃
カラムヘッド圧: 34.2kPa
注入モード: split
スプリット比: 10:1
オーブン温度条件: 45℃(3min)-10℃/min-280℃(15min)

C. MS(質量分析法)(Agilent社製、HP5973)
イオン化法: EI(電子衝撃)法
インターフェイス温度: 280℃
イオン源温度: 230℃
四重極温度: 150℃
検出モード: Scan 29-350m/s
【0103】
【表1】

【0104】
−アクリル酸変性ロジンの合成−
分留管、還流冷却器、及び受器を装備した10L容のフラスコ内に、前記精製ロジン6,084g(18モル)、及びアクリル酸 907.9g(12.6モル)を加え、160℃から220℃に8時間かけて昇温し、220℃にて2時間反応させた後、更に5.3kPaの減圧下で蒸留を行 い、アクリル酸変性ロジンを得た。
【0105】
−フマル酸変性ロジンの合成−
分留管、還流冷却器、及び受器を装備した10L容のフラスコ内に、精製ロジン5,408g(16モル)、フマル酸928g(8モ ル)、及びt−ブチルカテコール0.4gを加え、160℃から200℃に2時間かけて昇温し、200℃にて2時間反応させた後、更に5.3kPaの減圧下 で蒸留を行い、フマル酸変性ロジンを得た。
【0106】
−マレイン酸変性ロジンの合成−
分留管、還流冷却器及び受器を装備した10L容のフラスコに精製ロジン6,084g(18モル)と無水マレイン酸1,323g(13.5モル)を加え、160℃から220℃に8時間かけて昇温し、220℃にて2時間反応させた後、さらに、220℃、5.3kPaの減圧下で蒸留を行い、マレイン酸変性ロジンを得た。
【0107】
(合成例1〜7 )
表2に示すアルコール成分、無水トリメリット酸を除くカルボン酸成分及びエステル化触媒を、窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、230℃で10時間縮重合反応させた後、230℃、8.0kPaにて1時間反応を行った。220℃まで冷却した後、無水トリメリット酸を投入し、1時間常圧で反応させた後に、220℃、20kPaにて所望の軟化点に達するまで反応を行ってポリエステルを得た。
【0108】
【表2】

*未精製ロジン:未変性ロジン
*BPA−PO:ビスフェノールAプロピレンオキシド付加物、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン
【実施例1】
【0109】
−着色剤分散液の調製−
先ず、着色剤としての、カーボンブラックの分散液を調製した。
カーボンブラック(Regal400;Cabot社製)20質量部、顔料分散剤2質量部を、酢酸エチル78質量部に、攪拌羽を有するミキサーを使用し、一次分散させた。該顔料分散剤としては、アジスパーPB821(味の素ファインテクノ社製)を使用した。得られた一次分散液を、ダイノーミルを用いて強力なせん断力により細かく分散し、凝集体を完全に除去した二次分散液を調製した。更に、1μmの細孔を有するフィルター(PTFE製)を通過させ、サブミクロン領域まで分散させた液を調製した。
【0110】
−ワックス分散液の調製−
撹拌羽と温度計をセットした容器に、結着樹脂としての合成例1のポリエステル樹脂30質量部、カルナバワックス10質量部、酢酸エチル160質量部を仕込み、85℃に加温し20分間撹拌しポリエステル樹脂及びカルナバワックスを溶解させた後、急冷しカルナバワックスの微粒子を析出させた。このワックス分散液を0.1μmφのジルコニアビーズを充填したスターミルLMZ06(アシザワファインテック(株)製)を用いて強力なせん断力によりさらに細かく分散し、ワックスの平均粒径が0.3μm、最大粒径が0.8μm以下になるよう調整した。ワックスの粒径測定はマイクロトラック社製のNPA150を用いた。
【0111】
−トナー組成液の調製−
前記カーボンブラック分散液を50質量部
前記ワックス分散液を100質量部
合成例1のポリエステル樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液を337.5質量部
フェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体(FCA−2508N 藤倉化成(株)製)の固形分15質量%酢酸エチル溶液を10質量部酢酸エチル502.5質量部を攪拌羽を有するミキサーを使用し10分間撹拌混合し、固形分が10質量%の[トナー組成液1]を調製した。
【0112】
−トナーの作製−
得られた[トナー組成液1]を、図11に示した振動発生手段(圧電体)を円環状に形成したリング型振動子のヘッドに供給し、下記のトナー作製条件で45℃の窒素中に液滴を吐出させた後、該液滴を乾燥固化し、サイクロンで捕集した後、40℃/90%RHで1日間、40℃/50%RHで3日間送風乾燥を行い、重量平均粒径が5.2μm、重量平均粒径/個数平均粒径(D4/Dn)が1.13でシャープな粒度分布の円形度0.96のフェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体を1.5質量%含有した[トナー母体粒子a1]を作製した。
使用したノズルプレートは、外径8.0mmで厚み20μmのニッケル板に、真円形状の直径8μmの吐出孔を、電鋳法による加工で作製した。吐出孔は各吐出孔間の距離が100μmとなるように千鳥格子状に、ノズルプレート中心の約5mmφの範囲にのみ設けた。この場合の有効吐出孔数は約1000個となる。
【0113】
〔トナー作製条件〕
乾燥空気流量 :分散用窒素ガス 2.0L/分、
装置内乾燥窒素ガス 30.0L/分
装置内温度 :38〜40℃
ノズル振動数 :98kHz
圧電体印加電圧 :10V
【0114】
−キャリアの作製−
シリコーン樹脂(オルガノストレートシリコ−ン) 100質量部
トルエン 100質量部
γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン 5質量部
カーボンブラック 10質量部
上記混合物をホモミキサーで20分間分散し、コート層形成液を調製した。このコート層形成液を流動床型コーティング装置を用いて、粒径50μmの球状マグネタイト1000部の表面にコーティングして磁性キャリアを得た。
[トナー母体粒子a1]と磁性キャリアとを用いて二成分現像剤常温常湿30秒撹拌品及び10分撹拌品、30分撹拌品を作成し、ブローオフ法にて帯電量を測定した。
また、[トナー母体粒子a1]と磁性キャリアとを用いて二成分現像剤高温高湿品を作成し、ブローオフ法にて帯電量を測定した。評価結果を表3、4に示した。
【0115】
−現像剤の作製−
[トナー母体粒子a1]99.0質量部に、外添剤として疎水性シリカ(HDK H2000、クラリアントジャパン社製)1.0質量部を添加し、ヘンシェルミキサーで混合して、[トナーA1]を作製した。
得られた[トナーA1]4質量部に対して、上記磁性キャリア96質量部を20℃/50%RHの環境に24時間暴露した後、その環境内でトナー及びキャリアをボールミル内に投入し、10分間ボールミルで混合し、二成分現像剤を作成した。
得られた現像剤を用いて、評価方法の項に示した結果を表3、4に示した。
【実施例2】
【0116】
実施例1で得られた[トナー組成液1]を用いて、図1に示したトナー製造装置の、ノズル1に供給し、下記のトナー作製条件で45℃の窒素中に液滴を吐出させた後、該液滴を乾燥固化し、サイクロンで捕集した後、40℃/90%RHで1日間、40℃/50%RHで3日間送風乾燥を行い、重量平均粒径が4.9μm、重量平均粒径/個数平均粒径(D4/Dn)が1.08で非常にシャープな粒度分布で、円形度0.97のフェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体を1.5質量%含有した[トナー母体粒子b1]を作製した。
使用したノズルプレートは、外径8.0mmで厚み20μmのニッケル板に、真円形状の直径8μmの吐出孔を、電鋳法による加工で作製した。吐出孔は各吐出孔間の距離が100μmとなるように千鳥格子状に、ノズルプレートの中心の約5mmφの範囲にのみ設けた。この場合の計算上の有効吐出孔数は1000個となる。

〔トナー作製条件〕
乾燥空気流量 :分散用窒素ガス 2.0L/分、
装置内乾燥窒素ガス 30.0L/分
装置内温度 :38〜40℃
ノズル振動数 :180kHz
圧電体印加電圧 :10V
この[トナー母体粒子b1]を用いて、実施例1と同様に評価を行った結果を表3、4示した。
【実施例3】
【0117】
実施例1で得られた[トナー組成液1]を、図27に示したトナー製造装置の液滴噴射ユニットに供給し、45℃の窒素中に液滴を吐出させた後、該液滴を乾燥固化し、サイクロンで捕集しトナーを作製した。
薄膜(ノズルプレート)は500μm厚のSOI基板を用い、ノズルは図29に示す115開口部直径が100μm、116開口部直径が8.5μmの2段形状(凸形状)として形成し、116開口部を液が放出される側として用いた。各吐出孔間の距離が100μmとなるように千鳥格子状に設けた。液貯留部は均等分割された液貯留領域で構成されているものを用いた。本実施例で用いた加振周波数及び液貯留部の構成を以下に示す。
【0118】
<液貯留部構成及び駆動周波数>
加振周波数:32.7kHz(共振周波数)
液貯留部分割数(液貯留領域の個数):6
液貯留部長手方向寸法A:8mm
液貯留部短手方向寸法B:8mm
1の液貯留領域当りのノズル数:480
【0119】
二次乾燥として、40℃/90%RHで1日間、40℃/50%RHで3日間送風乾燥を行い、重量平均粒径が4.8μm、重量平均粒径/個数平均粒径(D4/Dn)が1.06で非常にシャープな粒度分布で、円形度0.97のフェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体を1.5質量%含有した[トナー母体粒子c1]を作製した。
【実施例4】
【0120】
−トナー組成液の調製−
実施例1と同様に作成したカーボンブラック分散液を50質量部
実施例1で使用した合成例1のポリエステル樹脂を合成例2のポリエステル樹脂に変更し、実施例1と同様に作成したワックス分散液を100質量部
合成例2のポリエステル樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液を337.5質量部フェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体(FCAー2508N 藤倉化成(株)製)の固形分15質量%酢酸エチル溶液を10質量部酢酸エチル502.5質量部を攪拌羽を有するミキサーを使用し10分間撹拌混合し、固形分が10質量%の[トナー組成液2]を調製した。
【0121】
−トナーの作製−
得られた[トナー組成液2]を使用し、実施例3と同様にして、重量平均粒径が4.9μm、重量平均粒径/個数平均粒径(D4/Dn)が1.05で非常にシャープな粒度分布で、円形度0.97のフェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体を1.5質量%含有した[トナー母体粒子c2]を得た。
この[トナー母体粒子c2]を用いて、実施例1と同様に評価を行った結果を表3、4示した。
【実施例5】
【0122】
−トナー組成液の調製−
実施例1と同様に作成したカーボンブラック分散液を50質量部
実施例1で使用した合成例1のポリエステル樹脂を合成例3のポリエステル樹脂に変更し、実施例1と同様に作成したワックス分散液を100質量部
合成例3のポリエステル樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液を337.5質量部フェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体(FCAー2508N 藤倉化成(株)製)の固形分15質量%酢酸エチル溶液を10質量部酢酸エチル502.5質量部を攪拌羽を有するミキサーを使用し10分間撹拌混合し、固形分が10質量%の[トナー組成液3]を調製した。
【0123】
−トナーの作製−
得られた[トナー組成液3]を使用し、実施例3と同様にして、重量平均粒径が5.0μm、重量平均粒径/個数平均粒径(D4/Dn)が1.08で非常にシャープな粒度分布で、円形度0.97のフェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体を1.5質量%含有した[トナー母体粒子c3]を得た。
この[トナー母体粒子c3]を用いて、実施例1と同様に評価を行った結果を表3、4示した。
【実施例6】
【0124】
−トナー組成液の調製−
実施例1と同様に作成したカーボンブラック分散液を50質量部
実施例1で使用した合成例1のポリエステル樹脂を合成例4のポリエステル樹脂に変更し、実施例1と同様に作成したワックス分散液を100質量部
合成例4のポリエステル樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液を337.5質量部フェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体(FCAー2508N 藤倉化成(株)製)の固形分15質量%酢酸エチル溶液を10質量部酢酸エチル502.5質量部を攪拌羽を有するミキサーを使用し10分間撹拌混合し、固形分が10質量%の[トナー組成液4]を調製した。
【0125】
−トナーの作製−
得られた[トナー組成液4]を使用し、実施例3と同様にして、重量平均粒径が4.9μm、重量平均粒径/個数平均粒径(D4/Dn)が1.08で非常にシャープな粒度分布で、円形度0.97のフェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体を1.5質量%含有した[トナー母体粒子c4]を得た。
この[トナー母体粒子c4]を用いて、実施例1と同様に評価を行った結果を表3、4示した。
【実施例7】
【0126】
−トナー組成液の調製−
実施例1と同様に作成したカーボンブラック分散液を50質量部
実施例1で使用した合成例1のポリエステル樹脂を合成例5のポリエステル樹脂に変更し、実施例1と同様に作成したワックス分散液を100質量部
合成例5のポリエステル樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液を337.5質量部フェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体(FCAー2508N 藤倉化成(株)製)の固形分15質量%酢酸エチル溶液を10質量部酢酸エチル502.5質量部を攪拌羽を有するミキサーを使用し10分間撹拌混合し、固形分が10質量%の[トナー組成液5]を調製した。
【0127】
−トナーの作製−
得られた[トナー組成液5]を使用し、実施例3と同様にして、重量平均粒径が4.8μm、重量平均粒径/個数平均粒径(D4/Dn)が1.09で非常にシャープな粒度分布で、円形度0.97のフェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体を1.5質量%含有した[トナー母体粒子a5]を得た。
この[トナー母体粒子c5]を用いて、実施例1と同様に評価を行った結果を表3、4示した。
【実施例8】
【0128】
−トナー組成液の調製−
実施例1と同様に作成したカーボンブラック分散液を50質量部
実施例1で使用した合成例1のポリエステル樹脂を合成例2のポリエステル樹脂に変更し、実施例1と同様に作成したワックス分散液を100質量部
合成例6のポリエステル樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液を337.5質量部フェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体(FCAー2508N 藤倉化成(株)製)の固形分15質量%酢酸エチル溶液を10質量部酢酸エチル502.5質量部を攪拌羽を有するミキサーを使用し10分間撹拌混合し、固形分が10質量%の[トナー組成液6]を調製した。
【0129】
−トナーの作製−
得られた[トナー組成液6]を使用し、実施例3と同様にして、重量平均粒径が5.1μm、重量平均粒径/個数平均粒径(D4/Dn)が1.07で非常にシャープな粒度分布で、円形度0.96のフェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体を1.5質量%含有した[トナー母体粒子c6]を得た。
この[トナー母体粒子c6]を用いて、実施例1と同様に評価を行った結果を表3、4示した。
【0130】
[比較例1]
−トナー組成液の調製−
実施例1と同様に作成したカーボンブラック分散液を50質量部
実施例1で使用した合成例1のポリエステル樹脂を合成例7のポリエステル樹脂に変更し、実施例1と同様に作成したワックス分散液を100質量部
合成例7のポリエステル樹脂の固形分20質量%酢酸エチル溶液を337.5質量部フェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体(FCAー2508N 藤倉化成(株)製)の固形分15質量%酢酸エチル溶液を10質量部酢酸エチル502.5質量部を攪拌羽を有するミキサーを使用し10分間撹拌混合し、固形分が10質量%の[トナー組成液7]を調製した。
【0131】
−トナーの作製−
得られた[トナー組成液c7]を使用し、実施例3と同様にして、重量平均粒径が5.0μm、重量平均粒径/個数平均粒径(D4/Dn)が1.07で非常にシャープな粒度分布で、円形度0.96のフェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体を1.5質量%含有した[トナー母体粒子c7]を得た。
この[トナー母体粒子c7]を用いて、実施例1と同様に評価を行った結果を表3、4示した。
【0132】
[比較例2]
−トナーの作製−
前記[トナー組成液1]をノズル径250μmの二流体ノズル(スプレードライ方式)を用いて空気圧0.15MPaにて45℃の窒素中に噴霧し、サイクロンで捕集した後、40℃/90%RHで1日間、40℃/50%RHで3日間送風乾燥を行い、黒色微粒子を得た。
更にこの黒色微粒子を風力分級により粒度分布を整え、重量平均粒径が6.9μm、重量平均粒径/個数平均粒径(D4/Dn)が1.24、円形度0.96のフェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体を1.5質量%含有した[トナー母体粒子d1]を作製した。
この[トナー母体粒子d1]を用いて、実施例1と同様に評価を行った結果を表3、4示した。
【0133】
[比較例3]
結着樹脂:合成例1のポリエステル樹脂 83.5質量部
着色剤 :カーボンブラック(「MOGUL L」、キャボット社製) 10質量部
帯電制御剤:フェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた
重縮合体 1.5質量部
離型剤 :カルナウバワックス 5質量部
をヘンシェルミキサー(「MF20C/I型」、三井三池加工機株式会社製)に仕込み、十分攪拌混合した後、2軸押出機(東芝機械株式会社製)にて混練し、冷却した2本ロールで圧延した後、スチールベルト上で冷却した。ここで、前記混練は、2軸押出機出口での混練生成物の温度が120℃前後となるように設定して行った。次いで、ロートプレックスにて粗粉砕し、ジェットミルにて微粉砕し、風力分級により粒度分布を整え、重量平均粒径が、7.0μm、重量平均粒径/個数平均粒径(D4/Dn)が1.25、円形度が0.94のフェノール類とアルデヒド類との重縮合反応により得られた重縮合体を1.5質量%含有した粉砕法[トナー母体粒子e]を作製した。
この[トナー母体粒子e]を用いて、実施例1と同様に評価を行った結果を表3、4示した。
【0134】
【表3】

【0135】
【表4】

【符号の説明】
【0136】
(図1〜図21について)
1 トナーの製造装置
2 液滴噴射ユニット
3 粒子形成部(溶媒除去部)
4 トナー捕集部
5 チューブ
6 トナー捕集部
7 原料収容部
8 配管
9 ポンプ
10 トナー組成液
11 ノズル
12 薄膜
13 振動手段
13a振動面
14 貯留部
15 流路部材
16 液滴化手段
17 振動発生手段(電気機械変換手段)
18 液供給チューブ
19 気泡排出チューブ
20 支持部材
21 振動発生手段
21A 圧電体
22 振動増幅手段
22A ホーン
23 駆動回路(駆動信号発生源)
24 通信手段
31 液滴
35 気流
41 テーパー面
42 渦流(気流)
43 除電手段
43A軟X線照射装置
80 ホーン型振動子
81 圧電体
82 ホーン
83 固定部
90 ランジュバン型振動子
91 圧電体
92 ホーン
T トナー粒子
(図22〜図26について)
61 現像装置
63 クリーニング装置
64 除電器
120 タンデム型現像器
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146、148 給紙路
147 搬送ローラ
150 複写装置本体
160 帯電装置
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置
701 静電潜像担持体
702 帯電手段
703 露光
704 現像手段
705 記録媒体
707 クリーニング手段
708 転写手段
800、900 画像形成装置
810 感光体
820 帯電ローラ
830 露光装置
840 現像装置
841 現像ベルト
842K、842Y、842M、842C 現像剤収容部
843K、843Y、843M、843C 現像剤供給ローラ
844K、844Y、844M、844C 現像ローラ
845K ブラック現像ユニット
845Y イエロー現像ユニット
845M マゼンタ現像ユニット
845C シアン現像ユニット
850 中間転写体
851 ローラ
858 コロナ帯電器
860 クリーニング装置
870 除電ランプ
880 転写ローラ
890 中間転写体用クリーニングブレード
895 記録媒体
1010 静電潜像担持体
1014、1015、1016 支持ローラ
1017 中間転写体クリーニング装置
1018 画像形成手段
1021 露光装置
1022 二次転写装置
1023 ローラ
1024 二次転写ベルト
1025 定着装置
1026 定着ベルト
1027 加圧ローラ
1028 シート反転装置
1032 コンタクトガラス
1033 第1走行体
1034 第2走行体
1035 結像レンズ
1036 読取りセンサ
1049 レジストローラ
1050 中間転写体
1055 切換爪
1056 排出ローラ
1057 排紙トレイ
1062 転写帯電器
(図27〜図29について)
1 トナーの製造装置
2 液滴噴射ユニット
3 粒子形成部(溶媒除去部)
4 トナー捕集部
5 チューブ
6 トナー貯留部
7 原料収容部
8 配管
9 ポンプ
10 トナー組成液
11 ノズル
12 薄膜
13 振動手段
13a振動面
14 貯留部
15 貯留部構成部材
16 液滴化手段
16A 変形可能領域
17 振動発生手段(電気機械変換手段)
18 液供給チューブ
19 気泡排出チューブ
20 支持部材
21 振動発生手段
21A 圧電体
21a、21b 電極
22 振動増幅手段
22A ホーン
23 駆動回路(駆動信号発生源)
24 通信手段
26 振動分離部材
27 振動手段の、振動振幅の小さい節の部分
29 液貯留領域
31 液滴
35 気流
41 テーパ面
42 渦流(気流)
80 ホーン型振動子
81 圧電体
82 ホーン
83 固定部
90 ランジュバン型振動子
91 圧電体
92 ホーン
111 レジスト
112 支持層
113 誘電体層
114 活性層
115 第1のノズル孔
116 第2のノズル孔
T トナー粒子
【先行技術文献】
【特許文献】
【0137】
【特許文献1】特開2004−245854号公報
【特許文献2】特開平4−70765号公報
【特許文献3】特開平4−307557号公報
【特許文献4】特開2007−292860号公報
【特許文献5】特開2007−292869号公報
【特許文献6】特開平2−82267号公報
【特許文献7】特許2851895号公報
【特許文献8】特許3772910号公報
【特許文献9】特開2003−262976号公報
【特許文献10】特開2003−280236号公報
【特許文献11】特開2003−262977号公報
【特許文献12】特開2007−199463号公報
【特許文献13】特開2006−293320号公報
【特許文献14】特開2008−276146号公報

【特許請求の範囲】
【請求項1】
トナー組成液を貯留する貯留部に設けた薄膜に形成された同じ開口径の複数のノズルから、前記トナー組成液を機械的振動手段により周期的に気相中に放出し液滴化する周期的液滴化工程と、前記液滴化された前記トナー組成液を固化させる粒子形成工程によって得られるトナーであって、
前記トナー組成液は、少なくとも結着樹脂、着色剤および離型剤を含有するトナー組成物を有機溶剤に溶解及び/又は分散させたものであり、
前記機械的振動手段は、前記薄膜に対して平行な振動面を有し、前記振動面が垂直方向に縦振動する振動手段であり、
前記結着樹脂がアルコール成分と、変性された精製ロジンを含有するカルボン酸成分とを縮重合させてなる、ポリエステル樹脂であることを特徴とするトナー。
【請求項2】
前記機械的振動手段による液の共振現象を利用して、前記トナー組成液を前記薄膜に形成された同じ開口径の複数のノズルから周期的に気相中に放出し液滴化することを特徴とする請求項1に記載のトナー。
【請求項3】
前記機械的振動手段が、ホーン型振動子であることを特徴とする請求項1または2に記載のトナー。
【請求項4】
前記ポリエステル樹脂が、1,2−プロパンジオールを2価のアルコール成分中に65モル%以上含有するアルコール成分と、変性された精製ロジンを含有するカルボン酸成分とを縮重合させてなる請求項1乃至3のいずれかに記載のトナー。
【請求項5】
前記変性された精製ロジンがアクリル酸、フマル酸、及びマレイン酸の少なくともいずれかで変性されている請求項1乃至4のいずれかに記載のトナー。
【請求項6】
前記トナー組成液は、固形分が5質量%以上15質量%以下であることを特徴とする請求項1乃至5に記載のトナー。
【請求項7】
円形度が、0.94〜0.98の範囲にあることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のトナー。
【請求項8】
少なくとも請求項1乃至7のいずれかに記載のトナーと磁性粒子を含むキャリアとを含有することを特徴とする二成分系の現像剤。
【請求項9】
静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を請求項1乃至7のいずれかに記載のトナーまたは請求項8に記載の現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像をローラ状又はベルト状の定着部材を用いて加熱加圧し、定着する定着手段とを少なくとも有することを特徴とする画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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【図23】
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【図24】
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【図25】
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【図26】
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【図27】
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【図28】
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【図29】
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【公開番号】特開2010−217309(P2010−217309A)
【公開日】平成22年9月30日(2010.9.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−61502(P2009−61502)
【出願日】平成21年3月13日(2009.3.13)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】